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JP4819122B2 - Liquid crystal display device and viewing angle control panel - Google Patents

Liquid crystal display device and viewing angle control panel Download PDF

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JP4819122B2 JP2008523614A JP2008523614A JP4819122B2 JP 4819122 B2 JP4819122 B2 JP 4819122B2 JP 2008523614 A JP2008523614 A JP 2008523614A JP 2008523614 A JP2008523614 A JP 2008523614A JP 4819122 B2 JP4819122 B2 JP 4819122B2
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Description

本発明は、表示パネルの視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える視野角制御パネル、および、この視野角制御パネルを備えた液晶表示装置に関するものである。   The present invention relates to a viewing angle control panel that switches a viewing angle of a display panel between a wide viewing angle and a narrow viewing angle, and a liquid crystal display device including the viewing angle control panel.

表示装置は、一般的には、どの視角から見ても鮮明な画像を見ることができるように、可能な限り広い視野角を有することが求められている。特に、最近広く普及している液晶表示装置は、液晶そのものが視角依存性を有することから、広視野角化に関して様々な技術開発が行われてきた。   In general, a display device is required to have a viewing angle as wide as possible so that a clear image can be seen from any viewing angle. In particular, liquid crystal display devices that have been widely used recently have been developed for various viewing angles because the liquid crystal itself has a viewing angle dependency.

しかしながら、使用環境によっては、使用者本人にしか表示内容が視認できないよう、視野角が狭い方が好都合であることもある。特に、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型情報端末(PDA:Personal Data Assistant)、又は携帯電話等は、電車や飛行機内等、不特定多数の人間が存在し得る場所で使用される可能性も高い。そのような使用環境においては、機密保持やプライバシー保護等の観点から、近傍の他人から表示内容を覗かれたくないので、表示装置の視野角が狭いことが望ましい。このように、近年、1台の表示装置の視野角を、使用状況に応じて広視野角と狭視野角との間で切替えたいという要求が高まっている。なお、この要求は、液晶表示装置に限らず、任意の表示装置に対して共通の課題である。   However, depending on the usage environment, it may be more convenient for the viewing angle to be narrow so that only the user himself can view the display content. In particular, a notebook personal computer, a portable information terminal (PDA: Personal Data Assistant), a mobile phone, or the like is highly likely to be used in a place where an unspecified number of people can exist, such as in a train or an airplane. In such a use environment, it is desirable that the viewing angle of the display device is narrow because it is not desirable to look into the display contents from other people in the vicinity from the viewpoint of maintaining confidentiality and protecting privacy. Thus, in recent years, there is an increasing demand for switching the viewing angle of a single display device between a wide viewing angle and a narrow viewing angle depending on the usage situation. This requirement is not limited to the liquid crystal display device, but is a common problem for any display device.

このような要求に対して、例えば、特許文献1では、画像を表示する表示装置に加えて位相差制御用装置を備え、位相差制御用装置に印加する電圧を制御することによって視野角特性を変化させようとする技術が提案されている。この特許文献1では、位相差制御用液晶表示装置で用いる液晶モードとして、カイラルネマティック液晶、ホモジニアス液晶、ランダム配向のネマティック液晶等が例示されている。   In response to such a request, for example, Patent Document 1 includes a phase difference control device in addition to a display device that displays an image, and controls the voltage applied to the phase difference control device to control the viewing angle characteristics. Techniques to change are proposed. Patent Document 1 exemplifies chiral nematic liquid crystal, homogeneous liquid crystal, random alignment nematic liquid crystal, and the like as the liquid crystal mode used in the liquid crystal display device for phase difference control.

また、例えば、特許文献2及び特許文献3には、表示用液晶パネル上部に、視野角制御用液晶パネルを設け、これらのパネルを2枚の偏光板で挟持し、視野角制御用液晶パネルヘの印加電圧を調整することによって、視野角制御を行う構成も開示されている。この特許文献2では、視野角制御用液晶パネルの液晶モードはツイストネマティック方式である。   Further, for example, in Patent Document 2 and Patent Document 3, a viewing angle control liquid crystal panel is provided on the upper part of the display liquid crystal panel, and these panels are sandwiched between two polarizing plates, and are attached to the viewing angle control liquid crystal panel. A configuration in which viewing angle control is performed by adjusting an applied voltage is also disclosed. In Patent Document 2, the liquid crystal mode of the viewing angle control liquid crystal panel is a twisted nematic system.

また、例えば、特許文献4には、バックライトとディスプレイ装置との間に、第1の視野角範囲を提供する第1の状態と、第1の視野角範囲よりも狭い第2の視野角範囲を提供する第2の状態とで切替え可能な液晶装置を有するディスプレイが開示されている。
日本国公開特許公報「特開平11−174489号公報(1999年7月2日公開)」 日本国公開特許公報「特開平10−268251号公報(1998年10月9日公開)」 日本国公開特許公報「特開2005−309020号公報(2005年11月4日公開)」 日本国公開特許公報「特開2005−316470号公報(2005年11月10日公開)」 「日東電工技報」84号(41巻)、26〜29頁、2003年
Further, for example, in Patent Document 4, a first state in which a first viewing angle range is provided between a backlight and a display device, and a second viewing angle range that is narrower than the first viewing angle range. A display having a liquid crystal device that is switchable between a second state of providing a display and a second state is disclosed.
Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 11-174489 (published July 2, 1999)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 10-268251 (published on Oct. 9, 1998)” Japanese Patent Publication “Japanese Patent Laid-Open No. 2005-309020 (published Nov. 4, 2005)” Japanese Patent Publication “JP 2005-316470 A” (published on November 10, 2005) “Nitto Denko Technical Report” 84 (Vol.41), 26-29, 2003

しかしながら、上記従来の特許文献1では、位相差制御用液晶装置を用いることによって広視野角と狭視野角との切替えが可能であると述べられているが、その効果は十分とは言えない。例えば特許文献1には、図16に示すように、コントラスト比が10:1の等コントラスト曲線が示されており、狭視野角モードでは、確かに広視野角方向のコントラストが低下している。しかしながら、この程度の変化では、隣にいる人から表示が十分に視認されてしまう。   However, in the above-mentioned conventional patent document 1, it is stated that switching between a wide viewing angle and a narrow viewing angle is possible by using a liquid crystal device for phase difference control, but the effect is not sufficient. For example, Patent Document 1 shows an isocontrast curve having a contrast ratio of 10: 1 as shown in FIG. 16, and the contrast in the wide viewing angle direction is certainly lowered in the narrow viewing angle mode. However, with such a change, the display is sufficiently visually recognized by the person next to it.

一般に、コントラスト比が2:1まで低下しても、十分に表示を視認できるからである。   In general, even if the contrast ratio is reduced to 2: 1, the display can be sufficiently visually recognized.

また、特許文献2〜特許文献4の技術も、視野角制御用液晶パネルヘの印加電圧を変化させてコントラストを調整することによって、広視野角と狭視野角との切替えを行うものであるが、その効果は十分とは言えない。   The techniques of Patent Documents 2 to 4 also switch the wide viewing angle and the narrow viewing angle by adjusting the contrast by changing the voltage applied to the viewing angle control liquid crystal panel. The effect is not enough.

すなわち、特許文献1〜特許文献4のいずれの技術も、広視野角方向のコントラストを低下させることによって、広視野角と狭視野角との切替えを行う手法を採用しているが、このような手法では、狭視野角時に広視野角方向の遮蔽が十分ではなく、他人から画像が見られてしまう可能性があるという問題がある。   That is, any technique of Patent Documents 1 to 4 adopts a method of switching between a wide viewing angle and a narrow viewing angle by reducing the contrast in the wide viewing angle direction. This method has a problem that there is a possibility that an image may be seen from others because the shielding in the wide viewing angle direction is not sufficient when the viewing angle is narrow.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、遮蔽効果を増大し得る視野角制御パネルおよびそれを備える液晶表示装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a viewing angle control panel capable of increasing a shielding effect and a liquid crystal display device including the same.

本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、バックライトと、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルの視野角を、第1の視野角と、上記第1の視野角内にあり第1の視野角よりも狭い第2の視野角との間で切替える視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置において、上記視野角制御パネルは、第1の偏光板、液晶層、第2の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が少なくも1つ設けられており、上記液晶表示パネルの視野角が上記第1の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re1が、nλ/2−λ/4<Re1<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、上記液晶表示パネルの視野角が上記第2の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re2がnλ/2−λ/4<Re2<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、上記液晶表示パネルの視野角が上記第2の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Re3がnλ−λ/4<Re3<nλ+λ/4(nは1以上の整数)であることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention has a backlight, a liquid crystal display panel, a viewing angle of the liquid crystal display panel, a first viewing angle, and a first viewing angle within the first viewing angle. And a viewing angle control panel that switches between a second viewing angle that is narrower than the first viewing angle, the viewing angle control panel comprising: a first polarizing plate; a liquid crystal layer; Two polarizing plates are stacked in this order, and at least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and at least one of the second polarizing plate and the liquid crystal layer The retardation value Re1 of the white display portion when at least one retardation plate is provided and the viewing angle of the liquid crystal display panel is the first viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re1. <Nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), and the liquid The retardation value Re2 of the white display portion when the viewing angle of the display panel is the second viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re2 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), The retardation value Re3 of the black display portion when the viewing angle of the liquid crystal display panel is the second viewing angle is nλ−λ / 4 <Re3 <nλ + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). And

上記の構成によれば、視野角のより狭い第2の視野角のときに、従来の視野角制御パネルと比較してより遮蔽領域の拡張された(すなわち、視認可能な視野角範囲がより狭くなった)液晶表示装置を提供することができる。したがって、特定の方向以外の方向からは視認不可能であり、プライバシー保護、セキュリティ性向上の観点において優れた性能を有する液晶表示装置を提供することができる。   According to the above configuration, when the second viewing angle is narrower than the conventional viewing angle control panel, the shielding region is expanded as compared with the conventional viewing angle control panel (that is, the visible viewing angle range is narrower). A liquid crystal display device can be provided. Therefore, a liquid crystal display device that cannot be visually recognized from directions other than a specific direction and has excellent performance in terms of privacy protection and security improvement can be provided.

ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる領域のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない領域のことを意味する。したがって、「白表示部」は「視認領域」と、「黒表示部」は「非視認領域」と言い換えることもできる。また、ここでリタデーション値とは、視野角制御パネルを通過した光の各成分間の位相のずれ(より具体的には、遅相軸を含む面内を進行する光の位相と、進相軸を含む面内を進行する光の位相のずれ)のことを意味する。   Here, the “white display portion” means an area where light can be transmitted and the display can be visually recognized, and the “black display portion” means an area where light is shielded and the display cannot be visually recognized. Therefore, the “white display portion” can be rephrased as a “viewing region” and the “black display portion” can be restated as a “non-viewing region”. Here, the retardation value is a phase shift between each component of light that has passed through the viewing angle control panel (more specifically, the phase of light traveling in the plane including the slow axis and the fast axis). The phase of light traveling in the plane including

また、本発明の液晶表示装置は、リタデーション値Re1がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re2がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re3がnλ(nは1以上の整数)であることが好ましい。上記の構成によれば、第2の視野角において、視野角をさらに狭くすることができる。   In the liquid crystal display device of the present invention, the retardation value Re1 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), the retardation value Re2 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), and the retardation value Re3 is nλ (n is an integer of 1 or more) is preferable. According to the above configuration, the viewing angle can be further narrowed in the second viewing angle.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ=45°を満足する任意の視点を第1の視点とし、第1の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、θ=90°及びΦ=45°の視点を第2の視点とし、θ=180°及びΦ=45°の視点を第3の視点とし、θ=270°及びΦ=45°の視点を第4の視点とし、Φ=0°方向からの視点を第5の視点とすると、上記第2の視野角のときに、上記第1の視点及び上記第5の視点でのリタデーション値がnλ/2−λ/4〜nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)となり、上記第2の視点、上記第3の視点、及び上記第4の視点でのリタデーション値がnλ−λ/4〜nλ+λ/4(nは1以上の整数)となることが好ましい。   In addition to the above configuration, the liquid crystal display device of the present invention has a polar angle Φ that is an angle between a straight line connecting the center of the surface of the viewing angle control panel and the viewpoint and a normal line at the center of the surface of the viewing angle control panel. An arbitrary viewpoint satisfying Φ = 45 ° is set as the first viewpoint, and a leg of a perpendicular line dropped from the first viewpoint to a plane including the surface of the viewing angle control panel, and a center of the surface of the viewing angle control panel, Is the azimuth angle θ, the viewpoint with θ = 90 ° and Φ = 45 ° is the second viewpoint, and the viewpoint with θ = 180 ° and Φ = 45 ° is the third viewpoint. If the viewpoint from θ = 270 ° and Φ = 45 ° is the fourth viewpoint, and the viewpoint from the Φ = 0 ° direction is the fifth viewpoint, the first viewing angle is the first viewing angle at the second viewing angle. The retardation value at the viewpoint and the fifth viewpoint is nλ / 2−λ / 4 to nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more) Next, the second viewpoint, the third viewpoint, and (the n 1 or more integer) the retardation value is nλ-λ / 4~nλ + λ / 4 in the fourth aspect may become preferable.

上記の構成によれば、第2の視野角のときに、上記の5つの視点のうち第1の視点及び第5の視点という2つの視点でのみ表示を視認することができ、他の3つの視点では表示を視認することができない。そのため、第2〜第4の視点付近からの視認を確実に防止することができる。   According to the above configuration, at the second viewing angle, the display can be visually recognized only in the two viewpoints of the first viewpoint and the fifth viewpoint among the above five viewpoints, and the other three The display cannot be visually recognized from the viewpoint. Therefore, visual recognition from the vicinity of the second to fourth viewpoints can be reliably prevented.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板は、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることが好ましい。   In addition to the above configuration, the liquid crystal display device of the present invention includes the retardation plate between the first polarizing plate and the liquid crystal layer, and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. Are preferably provided.

上記の構成によれば、第2の視野角のときに表示パネルの左右方向および下方向(図3に示す方位角θが90°〜270°の範囲)を黒表示とすることができるため、これらの方向からの視認をより確実に防止することができる。   According to the above configuration, the left and right directions and the downward direction of the display panel (the azimuth angle θ shown in FIG. 3 is in the range of 90 ° to 270 °) can be displayed in black at the second viewing angle. Visual recognition from these directions can be prevented more reliably.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、上記位相差板が複数積層して設けられており、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっていることが好ましい。   In addition to the above-described configuration, the liquid crystal display device of the present invention includes at least one of the above-described configuration between the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. It is preferable that a plurality of phase difference plates are provided so that the refractive indexes of the phase difference plates stacked on each other are different from each other.

上記の構成によれば、既存の位相差板を利用して、上述のようなリタデーション値を有する視野角制御パネルを容易に構成することができる。   According to said structure, the viewing angle control panel which has the above retardation values can be easily comprised using the existing phase difference plate.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板が、λ/4板、ネガティブCプレート、および、互いに直交するx、y、z軸方向に3つの主屈折率nx、ny、nzを有し、nx>nz>nyであり、かつ、(nx−nz)/|nx−ny|=0.1の関係を有する二軸位相差板、からなる群から選択されることが好ましい。   In the liquid crystal display device of the present invention, in addition to the above-described configuration, the retardation plate includes a λ / 4 plate, a negative C plate, and three main refractive indexes nx, ny in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other. , Nx, nx> nz> ny, and a biaxial phase difference plate having a relationship of (nx−nz) /|nx−ny|=0.1. preferable.

上記ネガティブCプレートとは、それぞれ互いに直交するx、y、z軸方向に3つの主屈折率nx、ny、nzを有する場合、nx=ny>nzの関係を有するものである。
上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板をより確実に構成することができる。
The negative C plate has a relationship of nx = ny> nz when having three main refractive indexes nx, ny, and nz in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other.
According to said structure, the phase difference plate which has the above retardation values can be comprised more reliably.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、上記位相差板として、少なくともλ/4板及びネガティブCプレートが設けられていることが好ましい。   In addition to the above-described configuration, the liquid crystal display device of the present invention includes at least one of the above-described configuration between the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. It is preferable that at least a λ / 4 plate and a negative C plate are provided as the phase difference plate.

上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板を得ることができ、より良好な狭視野角特性を得ることができる。   According to said structure, the phase difference plate which has the above retardation values can be obtained, and a more favorable narrow viewing angle characteristic can be obtained.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記位相差板として、ネガティブCプレート、λ/4板、及び上記二軸位相差板を備え、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブCプレート、λ/4板、上記二軸位相差板がこの順に積層されていることが好ましい。   In addition to the above configuration, the liquid crystal display device of the present invention includes a negative C plate, a λ / 4 plate, and the biaxial retardation plate as the retardation plate, and includes the first polarizing plate, the liquid crystal layer, and the like. And at least one of the second polarizing plate and the liquid crystal layer includes a negative C plate, a λ / 4 plate, and the biaxial retardation plate in this order from the side adjacent to the liquid crystal layer. It is preferable that they are laminated.

上記の構成によれば、上述のようなリタデーション値を有する位相差板を得ることができ、より良好な狭視野角特性を得ることができる。   According to said structure, the phase difference plate which has the above retardation values can be obtained, and a more favorable narrow viewing angle characteristic can be obtained.

本発明の液晶表示装置は、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルを構成する第1の偏光板及び第2の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることが好ましい。つまり、視野角制御パネルにおいて、液晶層を挟んで対向配置された2枚の偏光板の偏光透過軸が互いに直交するように配置されていることが好ましい。ここで、各偏光透過軸が互いに直交しているとは、各偏光透過軸が互いに略直交していることを含む意味で用いられる。なお、ここで各偏光透過軸が互いに略直交しているとは、各偏光透過軸のなす角の範囲が、80°〜100°であることをいう。   In the liquid crystal display device of the present invention, in addition to the above configuration, the polarization transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate constituting the viewing angle control panel are preferably orthogonal to each other. In other words, in the viewing angle control panel, it is preferable that the polarization transmission axes of the two polarizing plates arranged opposite to each other with the liquid crystal layer interposed therebetween are arranged to be orthogonal to each other. Here, each polarization transmission axis being orthogonal to each other is used to mean that each polarization transmission axis is substantially orthogonal to each other. Here, the polarization transmission axes being substantially orthogonal to each other means that the range of angles formed by the polarization transmission axes is 80 ° to 100 °.

上記の構成によれば、第1の視野角と第2の視野角との間で視野角範囲に十分な差を有する視野角切替えを行うことができる。   According to said structure, the viewing angle switch which has a sufficient difference in a viewing angle range between a 1st viewing angle and a 2nd viewing angle can be performed.

本発明にかかる視野角制御パネルは、上記の課題を解決するために、画像を表示する表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置され、上記表示装置の視野角を、第1の視野角と、上記第1の視野角内にあり第1の視野角よりも狭い第2の視野角との間で切替える視野角制御パネルであって、第1の偏光板、液晶層、第2の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が少なくも1つ設けられており、上記表示装置の視野角が上記第1の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re1が、nλ/2−λ/4<Re1<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、上記表示装置の視野角が上記第2の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re2がnλ/2−λ/4<Re2<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、上記表示装置の視野角が上記第2の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Re3がnλ−λ/4<Re3<nλ+λ/4(nは1以上の整数)であることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a viewing angle control panel according to the present invention is disposed on at least one of the back surface and the front surface of a display device that displays an image, and the viewing angle of the display device is defined as a first viewing angle. A viewing angle control panel that switches between a second viewing angle within the first viewing angle and narrower than the first viewing angle, the first polarizing plate, the liquid crystal layer, and the second polarizing plate Are stacked in this order, and at least one between the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer is a retardation plate. Is provided, and the retardation value Re1 of the white display portion when the viewing angle of the display device is the first viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re1 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), and the viewing angle of the display device is the first number. The retardation value Re2 of the white display portion when the viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re2 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), and the viewing angle of the display device is the first viewing angle. The retardation value Re3 of the black display portion when the viewing angle is 2 is nλ−λ / 4 <Re3 <nλ + λ / 4 (n is an integer of 1 or more).

上記の構成によれば、視野角のより狭い第2の視野角のときに、従来の視野角制御パネルと比較してより遮蔽領域を拡張する(すなわち、視認可能な視野角範囲をより狭くする)ことができる。したがって、本発明の視野角制御パネルを表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置することによって、特定の方向以外の方向からは視認不可能であり、プライバシー保護、セキュリティ性向上の観点において優れた性能を有する表示装置を提供することができる。   According to the above configuration, at the second viewing angle with a narrower viewing angle, the shielding region is expanded more than the conventional viewing angle control panel (that is, the visible viewing angle range is narrower). )be able to. Therefore, by disposing the viewing angle control panel of the present invention on at least one of the back surface and the front surface of the display device, the viewing angle control panel is not visible from a direction other than a specific direction, and is excellent in terms of privacy protection and security enhancement. A display device having performance can be provided.

ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる領域のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない領域のことを意味する。したがって、「白表示部」は「視認領域」と、「黒表示部」は「非視認領域」と言い換えることもできる。また、ここでリタデーション値とは、視野角制御パネルを通過した光の各成分間の位相のずれ(より具体的には、遅相軸を含む面内を進行する光の位相と、進相軸を含む面内を進行する光の位相のずれ)のことを意味する。   Here, the “white display portion” means an area where light can be transmitted and the display can be visually recognized, and the “black display portion” means an area where light is shielded and the display cannot be visually recognized. Therefore, the “white display portion” can be rephrased as a “viewing region” and the “black display portion” can be restated as a “non-viewing region”. Here, the retardation value is a phase shift between each component of light that has passed through the viewing angle control panel (more specifically, the phase of light traveling in the plane including the slow axis and the fast axis). The phase of light traveling in the plane including

本発明にかかる視野角制御パネルは、リタデーション値Re1がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re2がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re3がnλ(nは1以上の整数)であることが好ましい。   In the viewing angle control panel according to the present invention, the retardation value Re1 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), the retardation value Re2 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), and the retardation value Re3 is nλ (n is an integer of 1 or more) is preferable.

上記の構成によれば、第2の視野角において、視野角をさらに狭くすることができる。   According to the above configuration, the viewing angle can be further narrowed in the second viewing angle.

本発明の視野角制御パネルは、上記の構成に加え、上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ=45°を満足する任意の視点を第1の視点とし、第1の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、θ=90°及びΦ=45°の視点を第2の視点とし、θ=180°及びΦ=45°の視点を第3の視点とし、θ=270°及びΦ=45°の視点を第4の視点とし、Φ=0°方向からの視点を第5の視点とすると、上記第2の視野角のときに、上記第1の視点及び上記第5の視点でのリタデーション値がnλ/2−λ/4〜nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)となり、上記第2の視点、上記第3の視点、及び上記第4の視点でのリタデーション値がnλ−λ/4〜nλ+λ/4(nは1以上の整数)となることが好ましい。   In addition to the above-described configuration, the viewing angle control panel of the present invention has a polar angle Φ that is an angle between a straight line connecting the center of the surface of the viewing angle control panel and the viewpoint and a normal line at the center of the surface of the viewing angle control panel. An arbitrary viewpoint satisfying Φ = 45 ° is set as the first viewpoint, and a leg of a perpendicular line dropped from the first viewpoint to a plane including the surface of the viewing angle control panel and the center of the surface of the viewing angle control panel. Is the azimuth angle θ, the viewpoint with θ = 90 ° and Φ = 45 ° is the second viewpoint, and the viewpoint with θ = 180 ° and Φ = 45 ° is the third viewpoint. Assuming that the viewpoint is θ = 270 ° and Φ = 45 ° is the fourth viewpoint, and the viewpoint from the Φ = 0 ° direction is the fifth viewpoint, the first viewing angle is the first viewing angle at the second viewing angle. And the retardation value at the fifth viewpoint is nλ / 2−λ / 4 to nλ / 2 + λ / 4 (where n is 1 or more). Number), and the second viewpoint, the third viewpoint, and the retardation value is nλ-λ / 4~nλ + λ / 4 (n in the above fourth aspect may become an integer of 1 or more) preferred.

上記の構成によれば、第2の視野角のときに、上記の5つの視点のうち第1の視点及び第5の視点という2つの視点でのみ表示を視認することができ、他の3つの視点では表示を視認することができない。そのため、第2〜第4の視点付近からの視認を確実に防止することができる。   According to the above configuration, at the second viewing angle, the display can be visually recognized only in the two viewpoints of the first viewpoint and the fifth viewpoint among the above five viewpoints, and the other three The display cannot be visually recognized from the viewpoint. Therefore, visual recognition from the vicinity of the second to fourth viewpoints can be reliably prevented.

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will be fully understood from the following description. The benefits of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであり、視野角制御パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 illustrates a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device including a viewing angle control panel. 図1の視野角制御パネルの狭視野角時における液晶分子の配列状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement state of liquid crystal molecules at a narrow viewing angle of the viewing angle control panel of FIG. 1. 図1の視野角制御パネルの広視野角時における液晶分子の配列状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement state of liquid crystal molecules when the viewing angle control panel of FIG. 1 is at a wide viewing angle. 図2(a)および図2(b)と同じ向きに配置された視野角制御パネルに対する、視角の定義を表すとともに、各視点について説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating definition of a viewing angle and explaining each viewpoint with respect to a viewing angle control panel arranged in the same direction as in FIGS. 2A and 2B. 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the liquid crystal molecule according to a viewing angle, and the polarization transmission axis of a polarizing plate. 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the liquid crystal molecule according to a viewing angle, and the polarization transmission axis of a polarizing plate. 視角に応じた液晶分子と偏光板の偏光透過軸との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the liquid crystal molecule according to a viewing angle, and the polarization transmission axis of a polarizing plate. 視野角制御パネルに位相差板が設けられていない場合の、液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示すチャートである。It is a chart which shows the luminance distribution at the time of a narrow viewing angle of a liquid crystal display device when the retardation plate is not provided in the viewing angle control panel. 視野角制御パネルに位相差板が設けられていない場合の、液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示すチャートである。It is a chart which shows the luminance distribution at the time of the wide viewing angle of a liquid crystal display device when the retardation plate is not provided in the viewing angle control panel. 視野角制御パネルが1枚の位相差板を有する場合の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a structure in case a viewing angle control panel has one phase difference plate. 図7に示す視野角制御パネルの液晶分子の屈折率楕円体を示す。8 shows a refractive index ellipsoid of liquid crystal molecules of the viewing angle control panel shown in FIG. 図7に示す視野角制御パネルに設けられた位相差板の屈折率楕円体を示す。The refractive index ellipsoid of the phase difference plate provided in the viewing angle control panel shown in FIG. 比較例として、液晶表示装置の広視野角化のために従来用いられている位相差板の屈折率楕円体を示す模式図である。As a comparative example, it is a schematic diagram showing a refractive index ellipsoid of a retardation plate conventionally used for widening the viewing angle of a liquid crystal display device. 図7に示す視野角制御パネルにおいて、偏光透過軸と、液晶分子の屈折率楕円体と、位相差板の屈折率楕円体との関係を示す模式図であり、方位角90°付近からの視角である。In the viewing angle control panel shown in FIG. 7, it is a schematic diagram showing the relationship between the polarization transmission axis, the refractive index ellipsoid of the liquid crystal molecules, and the refractive index ellipsoid of the phase difference plate, and the viewing angle from around 90 ° azimuth. It is. 図7に示す視野角制御パネルにおいて、偏光透過軸と、液晶分子の屈折率楕円体と、位相差板の屈折率楕円体との関係を示す模式図であり、方位角0°付近からの視角である。In the viewing angle control panel shown in FIG. 7, it is a schematic diagram showing the relationship between the polarization transmission axis, the refractive index ellipsoid of the liquid crystal molecules, and the refractive index ellipsoid of the phase difference plate, and the viewing angle from around 0 ° azimuth. It is. 図1に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the viewing angle control panel of the liquid crystal display device shown in FIG. 位相差板の模式図を示す。The schematic diagram of a phase difference plate is shown. 視野角制御パネルの位相差板を構成するNEZ板の屈折率楕円体を示す。The refractive index ellipsoid of the NEZ plate which comprises the phase difference plate of a viewing angle control panel is shown. 視野角制御パネルの位相差板を構成するλ/4板の屈折率楕円体を示す。The refractive index ellipsoid of (lambda) / 4 board which comprises the phase difference plate of a viewing angle control panel is shown. 視野角制御パネルの位相差板を構成するネガC板の屈折率楕円体を示す。The refractive index ellipsoid of the negative C plate which comprises the phase difference plate of a viewing angle control panel is shown. 図2(a)および図2(b)と同じ向きに配置された視野角制御パネルに対する、視角の定義を表すとともに、各視点について説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating definition of a viewing angle and explaining each viewpoint with respect to a viewing angle control panel arranged in the same direction as in FIGS. 2A and 2B. 図10に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示すチャートである。11 is a chart showing a luminance distribution at a narrow viewing angle of a liquid crystal display device provided with the viewing angle control panel shown in FIG. 10. 図10に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示すチャートである。11 is a chart showing a luminance distribution at a wide viewing angle of a liquid crystal display device provided with the viewing angle control panel shown in FIG. 図1に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of the viewing angle control panel of the liquid crystal display device shown in FIG. 図1に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of the viewing angle control panel of the liquid crystal display device shown in FIG. 図1に示す液晶表示装置の視野角制御パネルの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of the viewing angle control panel of the liquid crystal display device shown in FIG. 図1に示す液晶表示装置の変形例を示すものであり、視野角制御パネルの上側に表示用液晶パネルを備えた液晶表示装置の構成を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a modification of the liquid crystal display device illustrated in FIG. 1 and illustrating a configuration of the liquid crystal display device including a display liquid crystal panel on the upper side of the viewing angle control panel. 従来の視野角制御パネルを備えた液晶表示装置の視野角分布を示すチャートである。It is a chart which shows the viewing angle distribution of the liquid crystal display device provided with the conventional viewing angle control panel.

符号の説明Explanation of symbols

1 表示用液晶パネル(液晶表示パネル)
2 視野角制御パネル
2a 視野角制御パネル
2b 視野角制御パネル
2c 視野角制御パネル
3 バックライト
10 液晶表示装置
10a 液晶表示装置
11 液晶セル
12 液晶パネル上偏光板
13 液晶パネル下偏光板
21 液晶セル(液晶層)
22 制御パネル上偏光板(第1の偏光板)
23 制御パネル下偏光板(第2の偏光板)
24 上位相差板(位相差板)
25 下位相差板(位相差板)
31a NEZ(位相差板)
31b NEZ(位相差板)
32a λ/4板(位相差板)
32b λ/4板(位相差板)
33a ネガティブCプレート(位相差板)
33b ネガティブCプレート(位相差板)
22 偏光透過軸
23 偏光透過軸
1. LCD panel for display (LCD panel)
2 Viewing Angle Control Panel 2a Viewing Angle Control Panel 2b Viewing Angle Control Panel 2c Viewing Angle Control Panel 3 Backlight 10 Liquid Crystal Display Device 10a Liquid Crystal Display Device 11 Liquid Crystal Cell 12 Liquid Crystal Panel Upper Polarizer 13 Liquid Crystal Panel Lower Polarizer 21 Liquid Crystal Cell ( Liquid crystal layer)
22 Polarizing plate on control panel (first polarizing plate)
23 Control panel lower polarizing plate (second polarizing plate)
24 Upper retardation plate (retardation plate)
25 Lower retardation plate (retardation plate)
31a NEZ (retardation plate)
31b NEZ (retardation plate)
32a λ / 4 plate (retardation plate)
32b λ / 4 plate (retardation plate)
33a Negative C plate (retardation plate)
33b Negative C plate (retardation plate)
X 22 polarization transmission axis X 23 polarization transmission axis

本発明の一実施形態について図1〜図15に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that the present invention is not limited to this.

なお、以下で参照する各図は、説明の便宜上、本発明の一実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明の液晶表示装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。   In addition, each figure referred below demonstrates only the main member required in order to demonstrate this invention among the structural members of one Embodiment of this invention, simplifying and showing for convenience of explanation. Therefore, the liquid crystal display device of the present invention can include arbitrary constituent members not shown in the drawings referred to in this specification. Moreover, the dimension of the member in each figure does not represent the dimension of an actual structural member, the dimension ratio of each member, etc. faithfully.

まず、本実施の形態の液晶表示装置10の構成について図1に基づいて説明する。図1は、上記液晶表示装置10の概略構成を示す断面図である。   First, the structure of the liquid crystal display device 10 of this Embodiment is demonstrated based on FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the liquid crystal display device 10.

図1に示すように、液晶表示装置10は、画像を表示する表示パネルとしての表示用液晶パネル1(液晶表示パネル)と液晶セル21を備えた視野角制御パネル2との2枚の液晶パネルを備えている。上記表示用液晶パネル1は透過型であり、光源としてバックライト3が用いられる。   As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device 10 includes two liquid crystal panels, a display liquid crystal panel 1 (liquid crystal display panel) as a display panel for displaying an image and a viewing angle control panel 2 including a liquid crystal cell 21. It has. The display liquid crystal panel 1 is a transmissive type, and a backlight 3 is used as a light source.

上記視野角制御パネル2は、例えば、同図に示すように、バックライト3と表示用液晶パネル1との間に設けられている。   The viewing angle control panel 2 is provided, for example, between the backlight 3 and the display liquid crystal panel 1 as shown in FIG.

液晶表示装置10は、視野角制御パネル2における液晶をスイッチング動作させることにより、表示用液晶パネル1の画像が視認できる視野角が広い状態である広視野角(第1の視野角)と、表示用液晶パネル1の画像が視認できる視野角が狭い状態である狭視野角(第2の視野角)との2つのモードの表示状態を切替えることができる。狭視野角は、他人に表示用液晶パネル1の画像を見られたくない場合に特に好適に用いられ、広視野角は、それ以外の通常の使用時や、表示用液晶パネル1の画像を複数人で同時に見たい場合等に好適に用いられる。   The liquid crystal display device 10 performs a switching operation of the liquid crystal in the viewing angle control panel 2 to thereby display a wide viewing angle (first viewing angle) in which the viewing angle at which an image on the display liquid crystal panel 1 can be viewed is wide, and a display It is possible to switch the display mode in two modes: a narrow viewing angle (second viewing angle), which is a state where the viewing angle at which an image of the liquid crystal panel 1 can be viewed is narrow. The narrow viewing angle is particularly preferably used when it is not desired for others to view the image on the display liquid crystal panel 1, and the wide viewing angle is used for other normal use or a plurality of images on the display liquid crystal panel 1. It is preferably used when a person wants to watch at the same time.

表示用液晶パネル1は、一対の透光性基板間に液晶を挟持した液晶セル11と、液晶セル11の表裏に設けられた液晶パネル上偏光板12及び液晶パネル下偏光板13とを有している。液晶セル11の液晶モードやセル構造は任意である。また、表示用液晶パネル1の駆動モードも任意である。すなわち、表示用液晶パネル1としては、文字、画像、又は動画を表示できる任意の液晶パネルを用いることができる。したがって、図1においては表示用液晶パネル1の詳細な構造を図示せず、その説明も省略する。   The display liquid crystal panel 1 includes a liquid crystal cell 11 having a liquid crystal sandwiched between a pair of translucent substrates, a liquid crystal panel upper polarizing plate 12 and a liquid crystal panel lower polarizing plate 13 provided on the front and back of the liquid crystal cell 11. ing. The liquid crystal mode and the cell structure of the liquid crystal cell 11 are arbitrary. Further, the drive mode of the display liquid crystal panel 1 is also arbitrary. That is, as the display liquid crystal panel 1, any liquid crystal panel capable of displaying characters, images, or moving images can be used. Therefore, in FIG. 1, the detailed structure of the display liquid crystal panel 1 is not shown, and the description thereof is also omitted.

また、表示用液晶パネル1は、カラー表示可能なパネルであっても良いし、モノクロ表示専用のパネルであっても良い。さらに、バックライト3の構成にも何ら限定がなく、公知の任意のバックライトを用いることができるので、バックライト3の詳細な構造の図示及び説明も省略する。   The display liquid crystal panel 1 may be a panel capable of color display or a panel dedicated to monochrome display. Further, the configuration of the backlight 3 is not limited at all, and any known backlight can be used. Therefore, illustration and description of the detailed structure of the backlight 3 are also omitted.

上記視野角制御パネル2は、図2(a)および図2(b)に示すように、一対の後述する透光性基板21a・21bの間に液晶層を挟持した液晶セル21(液晶層)と、この液晶セル21を挟み込んで配置された2枚の位相差板(上位相差板24・下位相差板25)と、上位相差板24の上部、すなわち液晶セル21の表示用液晶パネル1側に設けられた制御パネル上偏光板22(第1の偏光板)と、下位相差板25の下部、すなわち液晶セル21のバックライト3側に設けられた制御パネル下偏光板23(第2の偏光板)とを備えている。液晶セル21の液晶層は、ホモジニアス配向したポジ型ネマティック液晶からなっている。   2A and 2B, the viewing angle control panel 2 includes a liquid crystal cell 21 (liquid crystal layer) in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of light-transmitting substrates 21a and 21b described later. And two retardation plates (an upper retardation plate 24 and a lower retardation plate 25) disposed with the liquid crystal cell 21 interposed therebetween, and an upper portion of the upper retardation plate 24, that is, on the display liquid crystal panel 1 side of the liquid crystal cell 21. The control panel upper polarizing plate 22 (first polarizing plate) and the control panel lower polarizing plate 23 (second polarizing plate) provided below the lower retardation plate 25, that is, on the backlight 3 side of the liquid crystal cell 21. ). The liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 is composed of homogeneously aligned positive nematic liquid crystal.

言い換えれば、視野角制御パネル2は、制御パネル下偏光板23、液晶セル21、制御パネル上偏光板22がこの順に重ねられて配置された構成であるとともに、制御パネル下偏光板23と液晶セル21との間に下位相差板25が設けられており、液晶セル21と制御パネル上偏光板22との間に上位相差板24が設けられている。   In other words, the viewing angle control panel 2 has a configuration in which the control panel lower polarizing plate 23, the liquid crystal cell 21, and the control panel upper polarizing plate 22 are arranged in this order, and the control panel lower polarizing plate 23 and the liquid crystal cell. A lower retardation plate 25 is provided between the liquid crystal cell 21 and the upper polarizing plate 22 on the control panel.

上記制御パネル上偏光板22は、表面に例えばAG処理等の拡散処理が施されている。また、制御パネル下偏光板23は、表面処理を施していないいわゆるクリア偏光板からなっている。なお、上記制御パネル上偏光板22は、必ずしも必要ではなく、省略することが可能である。すなわち、視野角制御パネル2と表示用液晶パネル1との間に少なくとも1つの偏光板が存在すればよいので、表示用液晶パネル1の液晶パネル下偏光板13を制御パネル上偏光板22のために共用することが可能である。この場合、液晶パネル下偏光板13は、本発明の偏光板に相当する。   The control panel upper polarizing plate 22 has a surface subjected to diffusion treatment such as AG treatment. The lower polarizing plate 23 of the control panel is a so-called clear polarizing plate that is not subjected to surface treatment. The polarizing plate 22 on the control panel is not always necessary and can be omitted. That is, it is sufficient that at least one polarizing plate exists between the viewing angle control panel 2 and the display liquid crystal panel 1, so that the liquid crystal panel lower polarizing plate 13 of the display liquid crystal panel 1 is used as the control panel upper polarizing plate 22. It is possible to share it. In this case, the liquid crystal panel lower polarizing plate 13 corresponds to the polarizing plate of the present invention.

次に、図2(a)および図2(b)に基づいて、視野角制御パネル2の構成及び動作について説明する。なお、説明の便宜上、ここでは、視野角制御パネル2に位相差板が設けられていない構成について先ず説明し、本実施の形態にかかる視野角制御パネルに設けられた位相差板のより詳細な構造の説明については後述する。   Next, the configuration and operation of the viewing angle control panel 2 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). For convenience of explanation, here, a configuration in which the viewing angle control panel 2 is not provided with a retardation plate will be described first, and a more detailed description of the retardation plate provided in the viewing angle control panel according to the present embodiment will be given. The structure will be described later.

図2(a)および図2(b)は、主として視野角制御パネル2の構成を示す模式図であり、図2(a)は狭視野角時における液晶分子の配列状態を示し、図2(b)は広視野角時における液晶分子の配列状態を示す。   2 (a) and 2 (b) are schematic diagrams mainly showing the configuration of the viewing angle control panel 2, and FIG. 2 (a) shows an arrangement state of liquid crystal molecules at a narrow viewing angle, and FIG. b) shows the alignment state of the liquid crystal molecules at a wide viewing angle.

図2(a)および図2(b)に示すように、視野角制御パネル2の液晶セル21は、一対の透光性基板21a・21bを備えている。透光性基板21a・21bのそれぞれの表面には、例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)を用いて図示しない透明電極が形成されている。なお、表示用液晶パネル1は、例えば画素単位又はセグメント単位等の表示単位で液晶を駆動することが必要であるので、表示単位に応じた電極構造を有している。しかし、視野角制御パネル2は、電極構造に関しては制限がない。例えば、表示面全体で一様なスイッチングを行うために透光性基板21a・21bの全面に一様な透明電極が形成された構成としても良いし、他の任意の電極構造を取り得る。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 includes a pair of translucent substrates 21a and 21b. Transparent electrodes (not shown) are formed on the surfaces of the translucent substrates 21a and 21b using, for example, ITO (Indium Tin Oxide). The display liquid crystal panel 1 has an electrode structure corresponding to the display unit because it is necessary to drive the liquid crystal in a display unit such as a pixel unit or a segment unit. However, the viewing angle control panel 2 is not limited regarding the electrode structure. For example, a uniform transparent electrode may be formed on the entire surface of the translucent substrates 21a and 21b in order to perform uniform switching over the entire display surface, or any other electrode structure may be employed.

透明電極の上層には、液晶分子21cを配向させる図示しない配向膜が形成されている。配向膜には、公知の手法により、ラビング処理がなされている。図2(a)および図2(b)において、透光性基板21a・21bのそれぞれにおけるラビング方向を、矢印Ra・Rbにより示した。図2(a)および図2(b)に示すように、透光性基板21aの配向膜に対するラビング方向Raは、透光性基板21bの配向膜に対するラビング方向Rbに平行かつ逆向きである。   An alignment film (not shown) for aligning the liquid crystal molecules 21c is formed on the upper layer of the transparent electrode. The alignment film is rubbed by a known method. In FIG. 2A and FIG. 2B, the rubbing directions in each of the translucent substrates 21a and 21b are indicated by arrows Ra and Rb. As shown in FIGS. 2A and 2B, the rubbing direction Ra with respect to the alignment film of the translucent substrate 21a is parallel and opposite to the rubbing direction Rb with respect to the alignment film of the translucent substrate 21b.

すなわち、液晶セル21は、ツイスト角0(ねじれなし)のいわゆるパラレル型セルである。本実施の形態では、液晶セル21に注入される液晶は、ホモジニアス配向した液晶である。したがって、液晶セル21の液晶分子21cは、電圧の無印加時には、透光性基板21a・21bの基板面に対して分子長軸が平行となるように配列する。液晶セル21の液晶層のリタデーション値d・△n(dはセルの厚さ、△nは複屈折率)は、例えば、350nm〜450nmである。   In other words, the liquid crystal cell 21 is a so-called parallel cell having a twist angle of 0 (no twist). In the present embodiment, the liquid crystal injected into the liquid crystal cell 21 is a homogeneously aligned liquid crystal. Therefore, the liquid crystal molecules 21c of the liquid crystal cell 21 are arranged so that the molecular long axes are parallel to the substrate surfaces of the translucent substrates 21a and 21b when no voltage is applied. The retardation value d · Δn (d is the thickness of the cell, Δn is the birefringence) of the liquid crystal cell 21 is, for example, 350 nm to 450 nm.

また、透光性基板21a・21bのそれぞれに設けられた図示しない電極間に電圧を印加すると、液晶分子21cは、基板面に対して平行な状態から、図2(a)に示すような透光性基板21a・21bの法線に垂直かつ透光性基板21aの配向膜に対するラビング方向Ra・Rbに平行な面内で、印加電圧の大きさに応じて徐々に向きを変える。そして、印加電圧が所定値となると、液晶分子21cは、図2(b)に示すように、透光性基板21a・21bの基板面に対して分子長軸がほぼ垂直な状態で配列する。すなわち、図2(a)は、印加電圧V(例えば2.5V〜3.5V程度の電圧)によって、液晶分子21cの分子長軸が、透光性基板21a・21bの法線に対してやや傾いた状態を示す。また、図2(b)は、印加電圧V(例えば5.0V以上の電圧)によって、液晶分子21cの分子長軸が、透光性基板21a・21bの基板面に略垂直になった状態を示す。In addition, when a voltage is applied between electrodes (not shown) provided on each of the translucent substrates 21a and 21b, the liquid crystal molecules 21c are in a transparent state as shown in FIG. The direction is gradually changed according to the magnitude of the applied voltage in a plane perpendicular to the normal lines of the light-transmitting substrates 21a and 21b and parallel to the rubbing directions Ra and Rb with respect to the alignment film of the light-transmitting substrate 21a. When the applied voltage reaches a predetermined value, the liquid crystal molecules 21c are arranged in a state in which the molecular major axis is substantially perpendicular to the substrate surfaces of the translucent substrates 21a and 21b, as shown in FIG. That is, FIG. 2A shows that the molecular long axis of the liquid crystal molecules 21c is in relation to the normal line of the translucent substrates 21a and 21b by the applied voltage V L (for example, a voltage of about 2.5 V to 3.5 V). Slightly tilted. FIG. 2B shows a state in which the molecular major axis of the liquid crystal molecules 21c is substantially perpendicular to the substrate surfaces of the translucent substrates 21a and 21b by the applied voltage V H (for example, a voltage of 5.0 V or more). Indicates.

図2(a)に示すように、視野角制御パネル2において液晶セル21の下方に設けられた制御パネル下偏光板23と液晶セル21の上方に設けられた制御パネル上偏光板22とは、それぞれの偏光透過軸X23及び偏光透過軸X22が、互いに略直交するように配置されている。As shown in FIG. 2A, the control panel lower polarizing plate 23 provided below the liquid crystal cell 21 and the control panel upper polarizing plate 22 provided above the liquid crystal cell 21 in the viewing angle control panel 2 are: The respective polarization transmission axes X 23 and the polarization transmission axes X 22 are arranged so as to be substantially orthogonal to each other.

このように、偏光透過軸X23及び偏光透過軸X22が互いに略直交するように配置されていれば(つまり、偏光透過軸X22と偏光透過軸X23とのなす角が、80°〜100°の範囲であれば)、視野角切替えの十分な効果が得られる。制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22は、透光性基板21aの配向膜に対するラビング方向Rに対して、40°〜50°(好ましくは45°)の傾きを持つ。Thus, the polarization transmission axes X 23 and the polarizing transmission axis X 22 is long as it is arranged so as to be substantially perpendicular to each other (i.e., the angle between the polarizing transmission axis X 22 and the polarizing transmission axis X 23, 80 ° ~ If it is in the range of 100 °, a sufficient effect of switching the viewing angle can be obtained. Polarization transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22, with respect to the rubbing direction R of the alignment film of the light transmitting substrate 21a, with a slope of 40 ° to 50 ° (preferably 45 °).

ここで、上述の図2(a)および図2(b)に加えて、図3及び図4(a)〜図4(c)を参照し、上述の構成の視野角制御パネル2を用いて、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える原理について説明する。すなわち、上記視野角制御パネル2は、液晶セル21に対する印加電圧を切替えることにより、視野角を広視野角と狭視野角との間で切替える。なお、以下の説明において、視野角制御パネル2に対する、ある視点からの視角を、制御パネル上偏光板22の中央を基準とした方位角θ及び極角Φによって表す。図3は、図2(a)および図2(b)と同じ向きに配置された視野角制御パネル2に対する、3つの視点P〜Pからの視角を表したものである。Here, in addition to FIGS. 2A and 2B described above, referring to FIGS. 3 and 4A to 4C, the viewing angle control panel 2 having the above-described configuration is used. The principle of switching the viewing angle between a wide viewing angle and a narrow viewing angle will be described. That is, the viewing angle control panel 2 switches the viewing angle between the wide viewing angle and the narrow viewing angle by switching the voltage applied to the liquid crystal cell 21. In the following description, the viewing angle from a certain viewpoint with respect to the viewing angle control panel 2 is represented by an azimuth angle θ and a polar angle Φ with respect to the center of the upper polarizing plate 22 on the control panel. FIG. 3 shows viewing angles from three viewpoints P 1 to P 3 with respect to the viewing angle control panel 2 arranged in the same direction as in FIGS. 2 (a) and 2 (b).

図3に示すように、方位角θとは、視点から制御パネル上偏光板22の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と、制御パネル上偏光板22の中央22cとを結ぶ線の回転角である。図3では、方位角θは、視点Pの方向の方位角を0°として、制御パネル上偏光板22の法線方向上側から見た場合に時計回りに増加するものとする。図3では、視点Pの方位角θは90°、視点Pの方位角θは180°である。極角Φは、制御パネル上偏光板22の中央22cと視点とを結ぶ直線が、制御パネル上偏光板22の法線となす角度である。As shown in FIG. 3, the azimuth angle θ is a rotation angle of a line connecting a leg of a perpendicular line dropped from a viewpoint to a plane including the surface of the control panel upper polarizing plate 22 and a center 22 c of the control panel upper polarizing plate 22. It is. In Figure 3, the azimuth theta, the azimuth angle of the direction of the viewpoint P 1 as 0 °, it is assumed to increase in a clockwise direction when viewed from the normal direction upper side of the control panel on the polarizing plate 22. In Figure 3, the azimuth angle theta 2 of the viewpoint P 2 is 90 °, the azimuth angle theta 3 of the viewpoint P 3 is 180 °. The polar angle Φ is an angle formed by a straight line connecting the center 22c of the polarizing plate 22 on the control panel and the viewpoint with the normal line of the polarizing plate 22 on the control panel.

ここで、図4(a)〜図4(c)を参照しながら、液晶セル21に対する印加電圧Vによって、図2(a)に示すように、液晶分子21cの分子長軸が透光性基板21a・21bの法線に対して微少角だけ傾いている場合の、図3に示す視点P〜Pのそれぞれの視角から観察される表示状態について説明する。Here, referring to FIGS. 4A to 4C, the molecular major axis of the liquid crystal molecules 21c is translucent as shown in FIG. 2A by the applied voltage VL to the liquid crystal cell 21. The display state observed from the respective viewing angles of the viewpoints P 1 to P 3 shown in FIG.

まず、図3に示す視点Pからの視角(方位角θ=0°)に対しては、図4(a)に示すように、液晶分子21cの短軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点Pからの視角に対しては、バックライト3から出射され、制御パネル下偏光板23を透過して液晶セル21内に入射した直線偏光は、液晶分子21cによって複屈折が与えられず、制御パネル上偏光板22で遮蔽される。したがって、視点Pからの視角(方位角θ=0°)に対しては、黒表示となる。なお、液晶セル21に対する印加電圧Vが上述のとおり2.5V〜3.5V程度である場合、図5に示すように、方位角θ=0°の位置で、極角Φについてはおよそ30°≦Φ<90°の範囲で、他人からの覗き見を防止するに十分な遮光状態が得られる。なお、図5において、L〜Lは、輝度が、50cd/m、100cd/m、150cd/m、200cd/m、250cd/m、300cd/m、350cd/m、及び400cd/mの視角の分布を示す等位線である。First, with respect to the viewing angle (azimuth angle θ 1 = 0 °) from the viewpoint P 1 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4A, the short axis side of the liquid crystal molecules 21c is opposed to the viewing angle direction. Become. Thus, for the visual angle from the viewpoint P 1, emitted from the backlight 3, linearly polarized light incident on the liquid crystal cell 21 is transmitted through the control panel under the polarizing plate 23, given a birefringence by the liquid crystal molecules 21c Instead, the light is shielded by the polarizing plate 22 on the control panel. Therefore, the viewing angle from the viewpoint P 1 (azimuth angle θ 1 = 0 °) is black. When the applied voltage VL to the liquid crystal cell 21 is about 2.5 V to 3.5 V as described above, the polar angle Φ is approximately about the polar angle Φ at the position of the azimuth angle θ 1 = 0 ° as shown in FIG. In the range of 30 ° ≦ Φ <90 °, a light-shielding state sufficient to prevent peeping from others is obtained. Incidentally, in FIG. 5, L 1 ~L 8 are luminance, 50cd / m 2, 100cd / m 2, 150cd / m 2, 200cd / m 2, 250cd / m 2, 300cd / m 2, 350cd / m 2 And equipotential lines showing the distribution of viewing angles of 400 cd / m 2 .

また、図3に示す視点Pからの視角(方位角θ=90°)に対しては、図4(b)に示すように、液晶分子21cの分子長軸が、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22及び制御パネル下偏光板23のそれぞれに対して若干傾いた状態となる。これにより、視点Pからの視角に対しては、バックライト3から出射され、制御パネル下偏光板23を透過して液晶セル21内に入射した直線偏光は、液晶分子21cによってごくわずかな複屈折が生じるが、制御パネル上偏光板22で遮蔽される。したがって、視点Pからの視角(方位角θ=90°)に対しても、黒表示となる。また、視点Pと対向する位置、すなわち方位角θが270°の場合も視点Pからの観察時と同様の原理により、黒表示となる。なお、液晶セル21に対する印加電圧Vが上述のとおり2.5V〜3.5V程度である場合、方位角θ=90°及び方位角θ=270°については、図5に示すように、極角Φについて約30°≦Φ<90°の範囲で、他人からの覗き見を防止するに十分な遮光状態が得られる。For the viewing angle (azimuth angle θ 2 = 90 °) from the viewpoint P 2 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4B, the molecular major axis of the liquid crystal molecules 21c is the polarizing plate on the control panel. The polarization transmission axis X22 of 22 and the control panel lower polarizing plate 23 are slightly inclined. Thus, for the visual angle from the viewpoint P 2, emitted from the backlight 3, linearly polarized light incident on the liquid crystal cell 21 is transmitted through the control panel under the polarizing plate 23, negligible birefringence by the liquid crystal molecules 21c Although refraction occurs, it is shielded by the upper polarizing plate 22 on the control panel. Accordingly, black is also displayed for the viewing angle from the viewpoint P 2 (azimuth angle θ 2 = 90 °). Further, the viewpoint P 2 position opposite to, that is, by the same principle as when observed from the viewpoint P 2 may azimuth θ is 270 °, a black display. When the applied voltage VL to the liquid crystal cell 21 is about 2.5 V to 3.5 V as described above, the azimuth angle θ = 90 ° and the azimuth angle θ = 270 ° are as shown in FIG. In the range of about 30 ° ≦ Φ <90 ° with respect to the angle Φ, a light shielding state sufficient to prevent peeping from others is obtained.

また、図3に示す視点Pからの視角(方位角θ=180°)に対しては、図4(c)に示すように、液晶分子21cの分子長軸が、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22及び制御パネル下偏光板23の偏光透過軸X23のそれぞれに対して約45°傾き、かつ、液晶分子21cの長軸側が視角方向に対向する状態となる。これにより、視点Pからの視角に対しては、バックライト3から出射され、かつ制御パネル下偏光板23を透過して液晶セル21内に入射した直線偏光は、液晶分子21cによって複屈折が与えられ、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22に一致するよう偏光方向が回転され、制御パネル上偏光板22を透過する。したがって、視点Pからの視角に対しては、良好な表示が得られる。なお、印加電圧Vが上述のとおり2.5V〜3.5V程度である場合は、方位角θ=180°については、図5に示すように、極角Φについておよそ0°≦Φ<90°の範囲で、良好な表示が得られる。For the viewing angle (azimuth angle θ 3 = 180 °) from the viewpoint P 3 shown in FIG. 3, as shown in FIG. 4 (c), the molecular major axis of the liquid crystal molecules 21c is the polarizing plate on the control panel. about 45 ° inclination with respect to 22 each polarization transmission axis X 23 of the polarizing transmission axis X 22 and the control panel under the polarizing plate 23 of, and a state where the long axis side of the liquid crystal molecules 21c faces the visual angle direction. Thereby, for the viewing angle from the viewpoint P 3 , the linearly polarized light emitted from the backlight 3 and transmitted through the control panel lower polarizing plate 23 and incident into the liquid crystal cell 21 is birefringent by the liquid crystal molecules 21 c. The polarization direction is rotated so as to coincide with the polarization transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22, and the control panel upper polarizing plate 22 is transmitted. Thus, for the visual angle from the viewpoint P 3, excellent display can be obtained. When the applied voltage VL is about 2.5V to 3.5V as described above, the azimuth angle θ 3 = 180 ° is approximately 0 ° ≦ Φ <with respect to the polar angle Φ as shown in FIG. Good display can be obtained in the range of 90 °.

以上のとおり、視野角制御パネル2の液晶セル21に、液晶分子21cの分子長軸を基板法線に対して微少角だけ傾ける印加電圧Vを印加した場合、方位角θ=180°前後の狭い視角範囲についてのみ良好な表示が得られ、その他の方位角については、液晶セル21内の偏光光が液晶パネル下偏光板13で遮光され、黒表示となる。したがって、視野角制御パネル2の液晶セル21に印加電圧Vを印加することによって、広視野角方向に対しては、バックライト3からの出射光を遮蔽できる。すなわち、広視野角方向からは表示用液晶パネル1の表示画像を視認できなくなり、液晶表示装置10を狭視野角とすることができる。As described above, when the applied voltage VL for tilting the molecular long axis of the liquid crystal molecules 21c by a slight angle with respect to the substrate normal is applied to the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2, the azimuth angle θ is about 180 °. Good display can be obtained only in a narrow viewing angle range, and for other azimuth angles, the polarized light in the liquid crystal cell 21 is shielded by the lower polarizing plate 13 of the liquid crystal panel, resulting in black display. Therefore, by applying the applied voltage VL to the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2, the emitted light from the backlight 3 can be shielded in the wide viewing angle direction. That is, the display image of the display liquid crystal panel 1 cannot be viewed from the wide viewing angle direction, and the liquid crystal display device 10 can have a narrow viewing angle.

一方、視野角制御パネル2の液晶セル21に、図2(b)に示すように、液晶分子21cの分子長軸を基板に略垂直に傾ける印加電圧Vを印加した場合は、図3に示す視点P〜Pのいずれの視角に対しても、図6に示すように、全方位角θに対して良好な表示が得られるような十分な複屈折が生じることにより、液晶表示装置10を広視野角とすることができる。なお、図6において、L〜Lは、輝度が、130cd/m、240cd/m、350cd/m、460cd/m、570cd/m、680cd/m、790cd/m、及び900cd/mの各視角の分布を示す等位線である。On the other hand, when an applied voltage V H that tilts the molecular major axis of the liquid crystal molecules 21c substantially perpendicular to the substrate is applied to the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 as shown in FIG. As shown in FIG. 6, for any viewing angle of the viewpoints P 1 to P 3 shown, sufficient birefringence is generated so that a good display can be obtained with respect to the omnidirectional angle θ. 10 can be a wide viewing angle. In FIG. 6, L 1 to L 8 have luminances of 130 cd / m 2 , 240 cd / m 2 , 350 cd / m 2 , 460 cd / m 2 , 570 cd / m 2 , 680 cd / m 2 , and 790 cd / m 2. , And an equipotential line showing the distribution of each viewing angle of 900 cd / m 2 .

本実施の形態の液晶表示装置10では、視野角制御パネル2の液晶セル21に印加する電圧を、印加電圧V又は印加電圧Vの少なくとも二段階で切替えることにより、液晶表示装置10の表示状態を広視野角と狭視野角との間で切替えることが可能となる。In the liquid crystal display device 10 of the present embodiment, the voltage applied to the liquid crystal cell 21 of the viewing angle control panel 2 is switched in at least two stages of the applied voltage V H or the applied voltage VL , thereby displaying the display of the liquid crystal display device 10. The state can be switched between a wide viewing angle and a narrow viewing angle.

ところで、プライバシー保護およびセキュリティ性向上の観点から、近年、上述した図2(a)および図2(b)に示すような位相差板を設けない視野角制御パネルにおける狭視野角モードにおいて得られる輝度分布では、狭視野角特性は不十分であり、より狭視野角モードにおける遮蔽領域を拡張したいとの要望が高まってきている。   By the way, from the viewpoint of privacy protection and security improvement, in recent years, the luminance obtained in the narrow viewing angle mode in the viewing angle control panel not provided with the retardation plate as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b) described above. In the distribution, the narrow viewing angle characteristic is insufficient, and there is an increasing demand for expanding the shielding region in the narrow viewing angle mode.

そこで、本実施の形態にかかる視野角制御パネル2は、図1に示すように、2枚の位相差板(上位相差板24及び下位相差板25)が、液晶セル21と偏光板(上偏光板22または下偏光板23)との間にそれぞれ設けられている。なお、本発明は、必ずしもこのような構成に限定はされず、制御パネル上偏光板22と液晶セル21との間及び制御パネル下偏光板23と液晶セル21との間の少なくとも一方に位相差板が設けられていればよい。   Therefore, as shown in FIG. 1, the viewing angle control panel 2 according to the present embodiment includes two retardation plates (an upper retardation plate 24 and a lower retardation plate 25), a liquid crystal cell 21 and a polarizing plate (upper polarization plate). Between the plate 22 and the lower polarizing plate 23). Note that the present invention is not necessarily limited to such a configuration, and there is a phase difference between at least one of the control panel upper polarizing plate 22 and the liquid crystal cell 21 and between the control panel lower polarizing plate 23 and the liquid crystal cell 21. The board should just be provided.

ここで、視野角制御パネルの偏光板と液晶層との間に位相差板を設けることによって得られる光学的な効果について、図7を用いて説明する。図7は、位相差板が1枚設けられている視野角制御パネル2’の構成を示す模式図である。   Here, an optical effect obtained by providing a retardation plate between the polarizing plate and the liquid crystal layer of the viewing angle control panel will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a viewing angle control panel 2 'provided with one retardation plate.

図7に示すように、視野角制御パネル2’は、液晶セル21の透光性基板21aと制御パネル上偏光板22との間に位相差板24aをさらに備えている。液晶セル21に電圧Vを印加することによって狭視野角とした場合、図3に示す方位角180°付近以外の視角(例えば方位角0°付近、90°付近、270°付近)から見た場合、バックライト3から出射し制御パネル下偏光板23を透過した後の直線偏光は、液晶分子21cの屈折率(n,n)により、液晶セル21の液晶層において複屈折が生じて楕円偏光となる。これにより、制御パネル上偏光板22を透過する成分が生じ、光漏れの原因となる。位相差板24aは、その楕円偏光を光学補償するために設けられるものである。つまり、狭視野角時において、液晶セル21の液晶層において生じる楕円偏光を相殺するような楕円偏光を生じる位相差板を、位相差板24aとして使用する。なお、図7に示すように、位相差板24aの3次元屈折率軸N、N、Nを定義する。すなわち、Nは、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22に垂直な成分、Nは、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22に平行な成分、Nは、制御パネル上偏光板22の法線に平行な成分である。As shown in FIG. 7, the viewing angle control panel 2 ′ further includes a retardation plate 24 a between the translucent substrate 21 a of the liquid crystal cell 21 and the control panel upper polarizing plate 22. When a narrow viewing angle is obtained by applying a voltage VL to the liquid crystal cell 21, viewing is performed from a viewing angle other than the azimuth angle of 180 ° shown in FIG. 3 (eg, azimuth angle of 0 °, 90 °, 270 °) If linearly polarized light after passing through the exit control panel under the polarizing plate 23 from the backlight 3, the refractive index of the liquid crystal molecules 21c (n e, n o) by, birefringence occurs in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 It becomes elliptically polarized light. Thereby, the component which permeate | transmits the polarizing plate 22 on a control panel arises, and it becomes a cause of light leakage. The phase difference plate 24a is provided for optically compensating the elliptically polarized light. That is, a retardation plate that generates elliptically polarized light that cancels elliptically polarized light generated in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 at a narrow viewing angle is used as the retardation plate 24a. As shown in FIG. 7, the three-dimensional refractive index axes N X , N Y , and NZ of the phase difference plate 24a are defined. That, N X is a component perpendicular to the polarizing transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22, N Y is a component parallel to the polarizing transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22, N Z is a control panel This component is parallel to the normal line of the upper polarizing plate 22.

図8(a)は、液晶セル21の液晶分子21cの屈折率楕円体であり、n>nである。図8(b)は、位相差板24aの屈折率楕円体であり、N>N>Nである。また、図8(c)は、比較例として示すものであり、液晶表示装置の広視野角化のために従来用いられている位相差板(ネガティブAプレートフィルム)の屈折率楕円体であり、N=N>Nである。8 (a) is a refractive index ellipsoid of the liquid crystal molecules 21c of the liquid crystal cell 21, a n e> n o. FIG. 8B shows a refractive index ellipsoid of the phase difference plate 24a, where N X > N Z > N Y. FIG. 8C shows a comparative example, which is a refractive index ellipsoid of a retardation plate (negative A plate film) conventionally used for wide viewing angle of a liquid crystal display device. N X = N Z > N Y.

図9(a)は、図3に示す視点P(方位角θ=90°)付近から見た場合の、制御パネル上偏光板22・制御パネル下偏光板23の偏光透過軸X22,X23と、液晶分子21cの屈折率楕円体F21と、位相差板24aの屈折率楕円体Fとの関係を示す模式図である。図9(a)に、液晶分子21cの屈折率楕円体F21のn、nを、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22に平行な成分nX22と、制御パネル下偏光板23の偏光透過軸X23に平行な成分nX23とに分解して示す。また、位相差板24aの屈折率楕円体FのN、Nを、制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22に平行な成分NX22と、制御パネル下偏光板23の偏光透過軸X23に平行な成分NX23とに分解して示す。図9(a)からわかるように、nX22とNX22とは大きさがほぼ等しく、nX23とNX23とは大きさがほぼ等しい。従って、図3に示す視点P(方位角θ=90°)付近の視角に対して、液晶セル21の液晶層で生じる位相差が位相差板24aによって相殺され、光漏れを防止することができる。なお、方位角θ=270°付近の視角から見た場合も、上記と同じ原理により、光漏れが防止される。9A shows the polarization transmission axes X 22 , X of the control panel upper polarizing plate 22 and the control panel lower polarizing plate 23 when viewed from the vicinity of the viewpoint P 2 (azimuth angle θ = 90 °) shown in FIG. 23 is a schematic diagram showing a relationship between the refractive index ellipsoid F 21 of the liquid crystal molecules 21c and the refractive index ellipsoid F 4 of the phase difference plate 24a. Figure 9 (a), n e of the refractive index ellipsoid F 21 of the liquid crystal molecules 21c, the n o, and the component n X22 parallel to the polarizing transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22, the control panel under the polarizer It is shown decomposed into a component parallel n X23 polarization transmission axis X 23 of 23. Further, N X and N Y of the refractive index ellipsoid F 4 of the phase difference plate 24 a are changed from the component N X22 parallel to the polarization transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22 and the polarization transmission of the control panel lower polarizing plate 23. It is shown decomposed into a component N X23 parallel to the axis X 23. As can be seen from FIG. 9A, n X22 and N X22 are approximately equal in size, and n X23 and N X23 are approximately equal in size. Therefore, the phase difference generated in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 21 is offset by the retardation plate 24a with respect to the viewing angle near the viewpoint P 2 (azimuth angle θ = 90 °) shown in FIG. 3, and light leakage is prevented. it can. Even when viewed from a viewing angle near azimuth angle θ = 270 °, light leakage is prevented by the same principle as described above.

また、図9(b)は、図3に示す視点P(方位角θ=0°)付近から見た場合の、制御パネル上偏光板22・制御パネル下偏光板23の偏光透過軸X22,X23と、液晶分子21cの屈折率楕円体F21と、位相差板24aの屈折率楕円体Fとの関係を示す模式図である。図9(b)に示すように、方位角θ=0°付近の視角から見た場合は、位相差がほとんど発生しないので、光漏れは生じない。FIG. 9B shows the polarization transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22 and the control panel lower polarizing plate 23 when viewed from the vicinity of the viewpoint P 1 (azimuth angle θ = 0 °) shown in FIG. , X 23 , the refractive index ellipsoid F 21 of the liquid crystal molecules 21 c, and the refractive index ellipsoid F 4 of the phase difference plate 24 a. As shown in FIG. 9B, when viewed from a viewing angle near the azimuth angle θ = 0 °, there is almost no phase difference and no light leakage occurs.

以上のような作用によって、偏光板と液晶層との間に位相差板を設けることによって、狭視野角モードにおける狭視野角特性を向上させることができる。   By providing the retardation plate between the polarizing plate and the liquid crystal layer, the narrow viewing angle characteristics in the narrow viewing angle mode can be improved.

さらに、本発明の視野角制御パネル2においては、第1の視野角となる広視野角モードにおける白表示部のリタデーション値Re1が、nλ/2−λ/4<Re1<nλ/2+λ/4となり、第2の視野角となる狭視野角モードにおける白表示部での視野角制御パネル通過光のリタデーション値Re2がnλ/2−λ/4<Re2<nλ/2+λ/4なり、狭視野角モードにおける黒表示部での視野角制御パネル通過光のリタデーション値Re3がnλ−λ/4<Re3<nλ+λ/4となる。なお、上記nは全て1以上の整数(n=1,2,3,・・・)であり、Re1、Re2、Re3における各nは同一であっても異なっていてもよい。   Furthermore, in the viewing angle control panel 2 of the present invention, the retardation value Re1 of the white display portion in the wide viewing angle mode that is the first viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re1 <nλ / 2 + λ / 4. The retardation value Re2 of the light passing through the viewing angle control panel at the white display portion in the narrow viewing angle mode as the second viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re2 <nλ / 2 + λ / 4, and the narrow viewing angle mode The retardation value Re3 of the light passing through the viewing angle control panel in the black display portion at n becomes nλ−λ / 4 <Re3 <nλ + λ / 4. Note that n is an integer of 1 or more (n = 1, 2, 3,...), And each n in Re1, Re2, and Re3 may be the same or different.

本実施の形態では、上記のような各リタデーション値となるように、位相差板24・25の設定が行われる。なお、ここで「白表示部」とは、光が透過されて表示を視認できる部分のことを意味し、「黒表示部」とは、光が遮蔽されて表示を視認できない部分のことを意味する。また、ここでリタデーション値とは、位相差板を通過した光の各成分間の位相のずれのことを意味する。また、ここで視野角制御パネル通過光とは、視野角制御パネルを通過する光のうち特に波長380〜780μmのもの(可視光領域)を意味する。   In the present embodiment, the retardation plates 24 and 25 are set so that the retardation values as described above are obtained. Here, the “white display portion” means a portion where light can be transmitted and the display can be visually recognized, and the “black display portion” means a portion where light is shielded and the display cannot be visually recognized. To do. Here, the retardation value means a phase shift between each component of light that has passed through the phase difference plate. Here, the light passing through the viewing angle control panel means light having a wavelength of 380 to 780 μm (visible light region) among the light passing through the viewing angle control panel.

また、より良好な狭視野角特性を得るためには、各リタデーション値Re1、Re2、Re3は、それぞれnλ/2−λ/8<Re1<nλ/2+λ/8、nλ/2−λ/8<Re2<nλ/2+λ/8、nλ−λ/8<Re3<nλ+λ/8に設定されることが好ましく、Re1がλ/2の整数倍に、Re2がλ/2の整数倍に、Re3がλの整数倍に限りなく近くなるように設定されることがより好ましく、Re1=nλ/2、Re2=nλ/2、Re3=nλに設定されることがさらに好ましい。ここで、nは全て1以上の整数であり、Re1、Re2、Re3における各nは同一であっても異なっていてもよい。   In order to obtain better narrow viewing angle characteristics, the retardation values Re1, Re2, and Re3 are set to nλ / 2−λ / 8 <Re1 <nλ / 2 + λ / 8 and nλ / 2−λ / 8 <, respectively. It is preferable that Re2 <nλ / 2 + λ / 8 and nλ−λ / 8 <Re3 <nλ + λ / 8, where Re1 is an integral multiple of λ / 2, Re2 is an integral multiple of λ / 2, and Re3 is λ More preferably, it is set so as to be as close as possible to an integer multiple of. It is further preferable that Re1 = nλ / 2, Re2 = nλ / 2, and Re3 = nλ. Here, all n are integers of 1 or more, and each n in Re1, Re2, and Re3 may be the same or different.

本発明では、屈折率の異なる複数の位相差板を組み合わせて用いることが好ましい。これによれば、既存の位相差板を利用して、上記のようなリタデーション値を有する視野角制御パネルを構成することができる。   In the present invention, it is preferable to use a combination of a plurality of retardation plates having different refractive indexes. According to this, the viewing angle control panel which has the above retardation values can be comprised using the existing phase difference plate.

本実施の形態では、上記のような条件を満たす位相差板の構成の一例として、図10に示す構成を挙げて詳細に説明する。図10には、液晶表示装置10に設けられた視野角制御パネル2のより詳細な構成を示す。   In the present embodiment, the configuration shown in FIG. 10 will be described in detail as an example of the configuration of the retardation plate that satisfies the above conditions. FIG. 10 shows a more detailed configuration of the viewing angle control panel 2 provided in the liquid crystal display device 10.

本実施の形態における視野角制御パネル2は、制御パネル下偏光板23、下位相差板25、液晶セル21、上位相差板24、及び制御パネル上偏光板22をこの順に積層した構成を有している。さらに、各位相差板(上位相差板24及び下位相差板25)は、図10に示すように、上位相差板24及び下位相差板25として、ネガティブCプレート33a・33b、λ/4板32a・32b、NEZ(商品名、非特許文献1参照)31a・31b(二軸位相差板)を備え、液晶セル21(液晶層)に隣接する側から、ネガティブCプレート33a・33b、λ/4板32a・32b、NEZ31a・31bがこの順にそれぞれ配置された構造を有している。   The viewing angle control panel 2 in the present embodiment has a configuration in which a control panel lower polarizing plate 23, a lower retardation plate 25, a liquid crystal cell 21, an upper retardation plate 24, and a control panel upper polarizing plate 22 are laminated in this order. Yes. Further, as shown in FIG. 10, each of the phase difference plates (upper phase difference plate 24 and lower phase difference plate 25) is, as the upper phase difference plate 24 and lower phase difference plate 25, negative C plates 33a and 33b and λ / 4 plates 32a and 32b. NEZ (trade name; see Non-Patent Document 1) 31a and 31b (biaxial retardation plates), and from the side adjacent to the liquid crystal cell 21 (liquid crystal layer), negative C plates 33a and 33b, λ / 4 plate 32a · 32b, NEZ 31a · 31b has a structure arranged in this order.

ここで、位相差板24・25を構成する各位相差板について説明する。各位相差板の特性を説明するにあたり、各位相差板は、図11(a)に示すように、厚さdを有し、それぞれ互いに直交するx、y、z軸方向に3つの主屈折率nx、ny、nzを有するものとする。   Here, each phase difference plate constituting the phase difference plates 24 and 25 will be described. In describing the characteristics of each retardation plate, each retardation plate has a thickness d as shown in FIG. 11A, and three main refractive indexes nx in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other. , Ny, nz.

図11(b)は、NEZ31a・31bの屈折率楕円体を示し、図11(c)は、λ/4板32a・32bの屈折率楕円体を示し、図11(d)は、ネガティブCプレート(ネガC)33a・33bの屈折率楕円体を示す。NEZは、nx>nz>nyであり、かつ、(nx−nz)/|nx−ny|=0.1の関係を有する二軸位相差板である。λ/4板は、nx>nz>nyであり、かつ、|nx−ny|・dで与えられる面内方向のリタデーション値がλ/4〔nm〕(380nm<λ<780nm)となるものである。ネガティブCプレートは、nx=ny>nzの関係を有し、|nx−nz|・dで与えられるリタデーション値が、一般的に、90nm〜240nmのものである。   11 (b) shows the refractive index ellipsoid of NEZ 31a / 31b, FIG. 11 (c) shows the refractive index ellipsoid of λ / 4 plates 32a / 32b, and FIG. 11 (d) shows the negative C plate. (Negative C) The refractive index ellipsoid of 33a * 33b is shown. NEZ is a biaxial retardation plate having a relationship of nx> nz> ny and (nx−nz) /|nx−ny|=0.1. The λ / 4 plate is such that nx> nz> ny and the in-plane retardation value given by | nx−ny | · d is λ / 4 [nm] (380 nm <λ <780 nm). is there. The negative C plate has a relationship of nx = ny> nz, and the retardation value given by | nx−nz | · d is generally 90 nm to 240 nm.

また、本実施の形態にかかる上位相差板24及び下位相差板25には使用されないが、本発明に使用可能な位相差板として他には、TACフィルム、ポジティブAプレートなどを挙げることができる。TACフィルムは、nx=ny>nzの関係を有し、|nx−nz|・dで与えられるリタデーション値が、一般に、50nm〜60nmのものである。ポジティブAプレートは、nx>ny=nzの関係を有するものである。さらに他の位相差板としては、例えば、非特許文献1に記載されているものが挙げられる。   Further, although not used for the upper retardation plate 24 and the lower retardation plate 25 according to this embodiment, other examples of the retardation plate that can be used in the present invention include a TAC film and a positive A plate. The TAC film has a relationship of nx = ny> nz, and generally has a retardation value given by | nx−nz | · d of 50 nm to 60 nm. The positive A plate has a relationship of nx> ny = nz. Furthermore, as another phase difference plate, what is described in the nonpatent literature 1 is mentioned, for example.

なお、本発明において、位相差板を構成するために使用される位相差板は、複数枚組み合わせて上述したようなリタデーション値Re1、Re2、Re3が得られるものであれば、特に限定されることはなく、従来公知の種々の位相差板を使用することが可能である。   In the present invention, the retardation plates used for constituting the retardation plate are particularly limited as long as the retardation values Re1, Re2, Re3 as described above can be obtained by combining a plurality of retardation plates. However, it is possible to use various conventionally known retardation plates.

また、図10に示す視野角制御パネル2に使用される各位相差板の配置方向について説明する。上位相差板24のNEZ31a及びネガC33a、並びに下位相差板25のネガC33bは、そのx軸が方位角θ=135°(図12参照)となる位置(制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22と直交する方向)に配置される。上位相差板24のλ/4板32a及び下位相差板25のλ/4板32bは、そのx軸が方位角θ=180°(図12参照)となる位置にともに配置される。下位相差板25のNEZ31bは、そのx軸が方位角θ=225°(図12参照)となる位置(制御パネル上偏光板22の偏光透過軸X22と同じ方向)に配置される。Further, the arrangement direction of each retardation plate used in the viewing angle control panel 2 shown in FIG. 10 will be described. The NEZ 31a and the negative C33a of the upper retardation plate 24 and the negative C33b of the lower retardation plate 25 are positions where the x-axis is an azimuth angle θ = 135 ° (see FIG. 12) (the polarization transmission axis X of the upper polarizing plate 22 of the control panel). In a direction orthogonal to the direction 22 ). The λ / 4 plate 32a of the upper phase difference plate 24 and the λ / 4 plate 32b of the lower phase difference plate 25 are both arranged at positions where the x-axis becomes an azimuth angle θ = 180 ° (see FIG. 12). NEZ31b of lower phase difference plate 25, the x axis is disposed in the azimuth angle theta = 225 ° (see FIG. 12) and a position (same direction as the polarizing transmission axis X 22 of the control panel upper polarizing plate 22).

続いて、図10に示す構成を有する視野角制御パネル2を備えた液晶表示装置10において、狭視野角モードのときに各視点で検出される波長のリタデーション値(Re値)について説明する。   Next, the retardation value (Re value) of the wavelength detected at each viewpoint in the narrow viewing angle mode in the liquid crystal display device 10 including the viewing angle control panel 2 having the configuration shown in FIG. 10 will be described.

まず、視野角制御パネル2に対する、各視点P〜Pについて図12を用いて説明する。図12に示すように、方位角θとは、視点から制御パネル上偏光板22の表面を含む平面へ下ろした垂線の足と、制御パネル上偏光板22の中央22cとを結ぶ線の回転角である。図12では、方位角θは、視点P(第1の視点)の方向の方位角を0°として、制御パネル上偏光板22の法線方向上側から見た場合に時計回りに増加するものとする。図12では、視点P(第2の視点)の方位角θは90°、視点P(第3の視点)の方位角θは180°、視点P(第4の視点)の方位角θは270°である。極角Φは、制御パネル上偏光板22の中央22cと視点とを結ぶ直線が、制御パネル上偏光板22の法線となす角度であるが、ここではΦ〜Φは全て45°とする。また、視点P(第5の視点)は、制御パネル上偏光板22の法線方向上側からの視点である。First, the viewpoints P 1 to P 5 with respect to the viewing angle control panel 2 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, the azimuth angle θ is a rotation angle of a line connecting a leg of a perpendicular line dropped from a viewpoint to a plane including the surface of the control panel upper polarizing plate 22 and a center 22 c of the control panel upper polarizing plate 22. It is. In FIG. 12, the azimuth angle θ increases clockwise when viewed from the upper side in the normal direction of the polarizing plate 22 on the control panel, with the azimuth angle in the direction of the viewpoint P 1 (first viewpoint) being 0 °. And In FIG. 12, the azimuth angle θ 2 of the viewpoint P 2 (second viewpoint) is 90 °, the azimuth angle θ 3 of the viewpoint P 3 (third viewpoint) is 180 °, and the viewpoint P 4 (fourth viewpoint). The azimuth angle θ 4 is 270 °. The polar angle Φ is an angle that a straight line connecting the center 22c of the polarizing plate 22 on the control panel and the viewpoint forms a normal to the polarizing plate 22 on the control panel. Here, Φ 1 to Φ 4 are all 45 °. To do. The viewpoint P 5 (fifth viewpoint) is a viewpoint from the upper side in the normal direction of the control panel upper polarizing plate 22.

図13(a)には、図10に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の狭視野角時の輝度分布を示す。なお、図13(a)において、L〜Lは、輝度が、50cd/m、100cd/m、150cd/m、200cd/m、250cd/m、300cd/m、350cd/m、及び400cd/mの視角の分布を示す等位線である。また、図13(a)では、図12に示す方位角と一致する角度を示している。FIG. 13A shows a luminance distribution at a narrow viewing angle of the liquid crystal display device provided with the viewing angle control panel shown in FIG. Incidentally, in FIG. 13 (a), L 1 ~L 8 are luminance, 50cd / m 2, 100cd / m 2, 150cd / m 2, 200cd / m 2, 250cd / m 2, 300cd / m 2, 350cd 2 is an equipotential line showing the distribution of viewing angles of / m 2 and 400 cd / m 2 . Further, FIG. 13A shows an angle that matches the azimuth angle shown in FIG.

視点P及びPにおいては、Re値がλ/2に近い値(すなわち、λ/2−λ/4〜λ/2+λ/4)となる。この場合、視点P及びPは、図13(a)にも示されるように、表示を視認できる「白表示部」となる。また、視点P、P、およびPにおいては、Re値がλに近い値(すなわち、λ−λ/4〜λ+λ/4)となる。この場合、視点P、P、およびPは、図13(a)にも示されるように、表示を視認できない「黒表示部」となる。At the viewpoints P 1 and P 5 , the Re value is a value close to λ / 2 (that is, λ / 2−λ / 4 to λ / 2 + λ / 4). In this case, the viewpoints P 1 and P 5 are “white display portions” where the display can be visually recognized, as shown in FIG. Further, at the viewpoints P 2 , P 3 , and P 4 , the Re value is a value close to λ (that is, λ−λ / 4 to λ + λ / 4). In this case, the viewpoints P 2 , P 3 , and P 4 are “black display portions” where the display cannot be visually recognized, as shown in FIG.

一方、広視野角モードの場合、5.00Vの電圧を印加することによって液晶分子が略垂直に配列しており、液晶セル21においてリタデーションはほとんど発生しない。したがって、図10に示す構成を有する視野角制御パネル2は、広視野角モードの場合、上位相差板24及び下位相差板25のみで、視野角制御パネル2を通過した光が視野全体においてRe値がλ/2に近くなるように設定されている。   On the other hand, in the wide viewing angle mode, the liquid crystal molecules are arranged substantially vertically by applying a voltage of 5.00 V, and almost no retardation occurs in the liquid crystal cell 21. Therefore, in the wide viewing angle mode, the viewing angle control panel 2 having the configuration shown in FIG. 10 includes only the upper retardation plate 24 and the lower retardation plate 25, and the light that has passed through the viewing angle control panel 2 has a Re value in the entire field of view. Is set to be close to λ / 2.

図13(b)には、図10に示す視野角制御パネルが備えられた液晶表示装置の広視野角時の輝度分布を示す。なお、図13(b)において、L〜Lは、輝度が、130cd/m、240cd/m、350cd/m、460cd/m、570cd/m、680cd/m、790cd/m、及び900cd/mの各視角の分布を示す等位線である。また、図13(b)では、図12に示す方位角と一致する角度を示している。FIG. 13B shows a luminance distribution at a wide viewing angle of the liquid crystal display device provided with the viewing angle control panel shown in FIG. In FIG. 13B, L 1 to L 8 have luminance of 130 cd / m 2 , 240 cd / m 2 , 350 cd / m 2 , 460 cd / m 2 , 570 cd / m 2 , 680 cd / m 2 , and 790 cd. / m 2, and a equipotential lines showing distribution of each viewing angle of 900 cd / m 2. FIG. 13B shows an angle that matches the azimuth angle shown in FIG.

図13(b)に示すように、視野全体(すなわち、視点P〜Pの全て)において適度な輝度を有し、各視点において表示を視認可能であることがわかる。As shown in FIG. 13B, it can be seen that the entire field of view (that is, all of the viewpoints P 1 to P 5 ) has appropriate luminance, and the display is visible at each viewpoint.

なお、上記のようなリタデーション値の設定は、狭視野角時において遮蔽したい領域と視認したい領域を決定し、液晶層、位相差板、偏光板の最適な組合せをシミュレーションすることによって行うことができる。   The retardation value as described above can be set by deciding a region to be shielded and a region to be visually recognized at a narrow viewing angle and simulating an optimal combination of a liquid crystal layer, a retardation plate, and a polarizing plate. .

なお、図13(a)および図13(b)に示すような輝度分布が得られる場合、液晶層は、その厚さdが6.75μmであり、液晶の種類は、MS991032(複屈折率Δnが0.0615)である。また、この場合の印加電圧は、狭視野角モードの場合2.95Vであり、広視野角モードの場合5.00Vである。   When the luminance distribution as shown in FIGS. 13A and 13B is obtained, the liquid crystal layer has a thickness d of 6.75 μm, and the type of liquid crystal is MS991032 (birefringence Δn Is 0.0615). Further, the applied voltage in this case is 2.95 V in the narrow viewing angle mode and 5.00 V in the wide viewing angle mode.

ここで説明した液晶表示装置における液晶層の厚さ及び複屈折率は本発明の一例であって、本発明は上記のものに限定されることはない。本発明の視野角制御パネルに使用される液晶層は、視野角制御用に使用される液晶層として一般的に用いられているものを使用することができる。但し、上記のような好ましいリタデーション値を得るためには、上記液晶層の複屈折率Δnが0.08以下であり、層厚dが5μm以上7μm以下であることが好ましい。これによれば、狭視野角モードと広視野角モードのとの間のリタデーション値の差をλ/2以上とすることができる。そのため、既存の位相差板での光学補償が容易となり、既存の位相差板を複数組み合わせるなどして、上記のようなリタデーション値の設定を容易に行うことができる。   The thickness and birefringence of the liquid crystal layer in the liquid crystal display device described here are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above. As the liquid crystal layer used in the viewing angle control panel of the present invention, those generally used as a liquid crystal layer used for viewing angle control can be used. However, in order to obtain the preferable retardation value as described above, it is preferable that the birefringence Δn of the liquid crystal layer is 0.08 or less and the layer thickness d is 5 μm or more and 7 μm or less. According to this, the retardation value difference between the narrow viewing angle mode and the wide viewing angle mode can be set to λ / 2 or more. Therefore, optical compensation with an existing retardation plate is facilitated, and the retardation value as described above can be easily set by combining a plurality of existing retardation plates.

ここで説明した位相差板24・25の構成は、本発明の一例であって本発明は必ずしもこれに限定されることはない。図14(a)〜図14(c)には、本発明の液晶表示装置の視野角制御パネルの他の例を示す。これらの視野角制御パネルを使用した場合にも、狭視野角モードにおいて視認可能範囲がより制限された視野角特性を得ることができる。   The configuration of the retardation plates 24 and 25 described here is an example of the present invention, and the present invention is not necessarily limited thereto. 14A to 14C show other examples of the viewing angle control panel of the liquid crystal display device of the present invention. Even when these viewing angle control panels are used, it is possible to obtain viewing angle characteristics in which the viewable range is more limited in the narrow viewing angle mode.

図14(a)に示す視野角制御パネル2aは、制御パネル上偏光板22とNEZ31aとの間にTACフィルム34aが設けられている点、および、制御パネル下偏光板23とNEZ31bとの間にTACフィルム34bが設けられている点が、視野角制御パネル2の構成とは異なる。図14(b)に示す視野角制御パネル2bは、上位相差板24および下位相差板25が、液晶セル21に隣接する側から、ネガティブCプレート33a(または33b)、およびλ/4板32a(または32b)をこの順に配置した構造をそれぞれ有している点が、視野角制御パネル2の構成とは異なる。図14(c)に示す視野角制御パネル2cは、上位相差板24および下位相差板25が、液晶セル21に隣接する側から、λ/4板32a(または32b)、およびNEZ31a(または31b)をこの順に配置した構造をそれぞれ有している点が、視野角制御パネル2の構成とは異なる。   In the viewing angle control panel 2a shown in FIG. 14A, a TAC film 34a is provided between the control panel upper polarizing plate 22 and the NEZ 31a, and between the control panel lower polarizing plate 23 and the NEZ 31b. The point where the TAC film 34 b is provided is different from the configuration of the viewing angle control panel 2. The viewing angle control panel 2b shown in FIG. 14B includes a negative C plate 33a (or 33b) and a λ / 4 plate 32a (from the side where the upper retardation plate 24 and the lower retardation plate 25 are adjacent to the liquid crystal cell 21). Or the point which has the structure which has arrange | positioned 32b) in this order differs from the structure of the viewing angle control panel 2. FIG. In the viewing angle control panel 2c shown in FIG. 14C, the upper retardation plate 24 and the lower retardation plate 25 are arranged on the side adjacent to the liquid crystal cell 21 from the λ / 4 plate 32a (or 32b) and NEZ 31a (or 31b). Are different from the configuration of the viewing angle control panel 2 in that they have structures arranged in this order.

上記のように、狭視野角モードにおいて図13(a)に示すような輝度分布を有する視野角特性を有するためには、位相差板が、NEZ、λ/4板、ネガティブCプレートからなる群から選択されることが好ましく、また、位相差板として、λ/4板及びネガティブCプレートを少なくとも含むことが好ましい。   As described above, in order to have the viewing angle characteristic having the luminance distribution as shown in FIG. 13A in the narrow viewing angle mode, the retardation plate is a group consisting of NEZ, λ / 4 plate, and negative C plate. In addition, it is preferable that at least a λ / 4 plate and a negative C plate are included as a retardation plate.

また、上記の各構成例は何れも、液晶層21と2枚の偏光板(制御パネル上偏光板22及び制御パネル下偏光板23)との間に位相差板(上位相差板24及び下位相差板25)がそれぞれ設けられている構造を有しているが、本発明は必ずしもこのような構成に限定されない。しかしながら、狭視野角モードのときに、図12に示す視点P、P、Pにおいて十分な遮蔽効果が得られるような状態(例えば、図13(a)に示すような輝度分布を有する状態)を実現するためには、2枚の位相差板が液晶層と2つの偏光板との間にそれぞれ設けられていることが好ましい。In each of the above configuration examples, a retardation plate (an upper retardation plate 24 and a lower retardation plate) is disposed between the liquid crystal layer 21 and two polarizing plates (the upper polarizing plate 22 on the control panel and the lower polarizing plate 23 on the control panel). Although the plates 25) are provided respectively, the present invention is not necessarily limited to such a configuration. However, in the narrow viewing angle mode, a state in which a sufficient shielding effect can be obtained at the viewpoints P 2 , P 3 , and P 4 shown in FIG. 12 (for example, a luminance distribution as shown in FIG. 13A). State) is preferably provided between the liquid crystal layer and the two polarizing plates, respectively.

なお、上述の液晶表示装置10は、図1に示すように、表示用液晶パネル1の下側に視野角制御パネル2が設けられたものからなっているが、本発明は必ずしもこれに限定されず、表示用液晶パネル1と視野角制御パネル2との積層順序を逆にしてもよい。すなわち、例えば、図15に示すように、バックライト3の上に表示用液晶パネル1を積層し、さらにその上に視野角制御パネル2を積層した液晶表示装置10aのような構成とすることも可能である。また、この場合、表示用液晶パネル1は、半透過型液晶パネルであっても良い。   As shown in FIG. 1, the above-described liquid crystal display device 10 includes a viewing angle control panel 2 provided on the lower side of the display liquid crystal panel 1, but the present invention is not necessarily limited thereto. Instead, the stacking order of the display liquid crystal panel 1 and the viewing angle control panel 2 may be reversed. That is, for example, as shown in FIG. 15, a liquid crystal display device 10a in which the display liquid crystal panel 1 is stacked on the backlight 3 and the viewing angle control panel 2 is further stacked thereon may be used. Is possible. In this case, the display liquid crystal panel 1 may be a transflective liquid crystal panel.

また、本実施の形態で説明した視野角制御パネルの液晶層には、ホモジニアス配向したポジ型ネマティック液晶を使用したが、本発明は必ずしもこれに限定されず、ネガ型ネマティック液晶を使用してもよい。ネガ型ネマティック液晶を使用した場合、ポジ型ネマティック液晶とは液晶分子の挙動が異なり、電圧無印加時は液晶分子が基板に対して垂直となり、印加電圧に応じて液晶分子が基板と平行となる方向に傾斜する。したがって、広視野角時は、視野角制御パネルの液晶セルに電圧を印加せず、狭視野角時は所定の電圧を印加すればよい。   Further, the liquid crystal layer of the viewing angle control panel described in this embodiment uses a homogeneously aligned positive nematic liquid crystal, but the present invention is not necessarily limited to this, and a negative nematic liquid crystal may be used. Good. When negative nematic liquid crystal is used, the behavior of liquid crystal molecules is different from that of positive nematic liquid crystal. When no voltage is applied, the liquid crystal molecules are perpendicular to the substrate, and the liquid crystal molecules are parallel to the substrate according to the applied voltage. Inclined in the direction. Therefore, a voltage may be applied to the liquid crystal cell of the viewing angle control panel at a wide viewing angle, and a predetermined voltage may be applied at a narrow viewing angle.

また、本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。   Further, the present invention can be implemented in various other forms without departing from the main features described above. Therefore, the above-mentioned embodiment is only a mere illustration in all points, and should not be interpreted limitedly. The scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications, changes and processes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

本発明は、バックライトと、表示パネルと、上記表示パネルの視野角を制御する視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置に適用できる。本発明の液晶表示装置を用いれば、狭視野角時の遮蔽効果を増大することができるため、プライバシー保護およびセキュリティ性向上を考慮した表示装置に適用できる。   The present invention can be applied to a liquid crystal display device including a backlight, a display panel, and a viewing angle control panel for controlling the viewing angle of the display panel. If the liquid crystal display device of the present invention is used, the shielding effect at a narrow viewing angle can be increased, so that the liquid crystal display device can be applied to a display device considering privacy protection and security enhancement.

Claims (10)

バックライトと、液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルの視野角を、第1の視野角と、上記第1の視野角内にあり第1の視野角よりも狭い第2の視野角との間で切替える視野角制御パネルとを備えた液晶表示装置において、
上記視野角制御パネルは、第1の偏光板、液晶層、第2の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、
上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が複数積層して設けられているとともに、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっており、
上記位相差板として、ネガティブCプレート、λ/4板、および、互いに直交するx、y、z軸方向に3つの主屈折率nx、ny、nzを有し、nx>nz>nyであり、かつ、(nx−nz)/|nx−ny|=0.1の関係を有する二軸位相差板を備え、
上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブCプレート、λ/4板、上記二軸位相差板がこの順に積層されており、
上記液晶表示パネルの視野角が上記第1の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re1が、nλ/2−λ/4<Re1<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、
上記液晶表示パネルの視野角が上記第2の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re2がnλ/2−λ/4<Re2<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、
上記液晶表示パネルの視野角が上記第2の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Re3がnλ−λ/4<Re3<nλ+λ/4(nは1以上の整数)であることを特徴とする液晶表示装置。
A backlight, a liquid crystal display panel, and a viewing angle of the liquid crystal display panel are set between a first viewing angle and a second viewing angle that is within the first viewing angle and is narrower than the first viewing angle. In a liquid crystal display device equipped with a viewing angle control panel that is switched with
The viewing angle control panel is configured by stacking a first polarizing plate, a liquid crystal layer, and a second polarizing plate in this order,
A plurality of retardation plates are stacked between at least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. The refractive indexes of the laminated retardation plates are different from each other,
The retardation plate has a negative C plate, a λ / 4 plate, and three main refractive indexes nx, ny, and nz in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other, and nx>nz> ny. And a biaxial retardation plate having a relationship of (nx−nz) /|nx−ny|=0.1,
At least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and at least one of the second polarizing plate and the liquid crystal layer has a negative C plate, λ / 4, from the side adjacent to the liquid crystal layer. Plate, the biaxial retardation plate is laminated in this order,
The retardation value Re1 of the white display portion when the viewing angle of the liquid crystal display panel is the first viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re1 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). And
When the viewing angle of the liquid crystal display panel is the second viewing angle, the retardation value Re2 of the white display portion is nλ / 2−λ / 4 <Re2 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). Yes,
The retardation value Re3 of the black display portion when the viewing angle of the liquid crystal display panel is the second viewing angle is nλ−λ / 4 <Re3 <nλ + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). A liquid crystal display device.
リタデーション値Re1がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re2がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re3がnλ(nは1以上の整数)であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。  The retardation value Re1 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), the retardation value Re2 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), and the retardation value Re3 is nλ (n is an integer of 1 or more). The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is provided. 上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ=45°を満足する任意の視点を第1の視点とし、第1の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、
θ=90°及びΦ=45°の視点を第2の視点とし、θ=180°及びΦ=45°の視点を第3の視点とし、θ=270°及びΦ=45°の視点を第4の視点とし、Φ=0°方向からの視点を第5の視点とすると、
上記第2の視野角のときに、上記第1の視点及び上記第5の視点でのリタデーション値がnλ/2−λ/4〜nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)となり、上記第2の視点、上記第3の視点、及び上記第4の視点でのリタデーション値がnλ−λ/4〜nλ+λ/4(nは1以上の整数)となることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。
The angle formed by the straight line connecting the center of the surface of the viewing angle control panel and the viewpoint to the normal line at the center of the surface of the viewing angle control panel is the polar angle Φ, and an arbitrary viewpoint that satisfies Φ = 45 ° is the first. And the azimuth angle θ is the rotation angle from the line connecting the leg of the perpendicular line from the first viewpoint to the plane including the surface of the viewing angle control panel and the center of the surface of the viewing angle control panel. In addition,
The viewpoint with θ = 90 ° and Φ = 45 ° is the second viewpoint, the viewpoint with θ = 180 ° and Φ = 45 ° is the third viewpoint, and the viewpoint with θ = 270 ° and Φ = 45 ° is the fourth viewpoint. If the viewpoint from Φ = 0 ° direction is the fifth viewpoint,
At the second viewing angle, the retardation values at the first viewpoint and the fifth viewpoint are nλ / 2−λ / 4 to nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), and a second viewpoint, the third viewpoint, and or claim 1 retardation value in the fourth viewpoint (the n 1 or more integer) nλ-λ / 4~nλ + λ / 4 , characterized in that the 2. A liquid crystal display device according to 2.
上記位相差板は、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。The retardation plate between the first polarizing plate and the liquid crystal layer, and, according to claim 1, characterized in that between the second polarizing plate and the liquid crystal layer, are provided The liquid crystal display device according to any one of? 上記視野角制御パネルを構成する第1の偏光板及び第2の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 5. The liquid crystal according to claim 1 , wherein the polarization transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate constituting the viewing angle control panel are orthogonal to each other. Display device. 画像を表示する表示装置の背面および前面の少なくとも一方に配置され、上記表示装置の視野角を、第1の視野角と、上記第1の視野角内にあり第1の視野角よりも狭い第2の視野角との間で切替える視野角制御パネルであって、
第1の偏光板、液晶層、第2の偏光板がこの順に重ねられて構成されているとともに、
上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、位相差板が複数積層して設けられているとともに、互いに積層された位相差板の屈折率は互いに異なっており、
上記位相差板として、ネガティブCプレート、λ/4板、および、互いに直交するx、y、z軸方向に3つの主屈折率nx、ny、nzを有し、nx>nz>nyであり、かつ、(nx−nz)/|nx−ny|=0.1の関係を有する二軸位相差板を備え、
上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間の少なくとも一方には、液晶層に隣接する側から、ネガティブCプレート、λ/4板、上記二軸位相差板がこの順に積層されており、
上記表示装置の視野角が上記第1の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re1が、nλ/2−λ/4<Re1<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、
上記表示装置の視野角が上記第2の視野角であるときの白表示部のリタデーション値Re2がnλ/2−λ/4<Re2<nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)であり、
上記表示装置の視野角が上記第2の視野角であるときの黒表示部のリタデーション値Re3がnλ−λ/4<Re3<nλ+λ/4(nは1以上の整数)であることを特徴とする視野角制御パネル。
Arranged on at least one of the back and front of the display device for displaying an image, the display device has a first viewing angle and a first viewing angle that is within the first viewing angle and is narrower than the first viewing angle. A viewing angle control panel that switches between two viewing angles,
The first polarizing plate, the liquid crystal layer, and the second polarizing plate are stacked in this order,
A plurality of retardation plates are stacked between at least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer. The refractive indexes of the laminated retardation plates are different from each other,
The retardation plate has a negative C plate, a λ / 4 plate, and three main refractive indexes nx, ny, and nz in the x, y, and z axis directions orthogonal to each other, and nx>nz> ny. And a biaxial retardation plate having a relationship of (nx−nz) /|nx−ny|=0.1,
At least one of the first polarizing plate and the liquid crystal layer and at least one of the second polarizing plate and the liquid crystal layer has a negative C plate, λ / 4, from the side adjacent to the liquid crystal layer. Plate, the biaxial retardation plate is laminated in this order,
The retardation value Re1 of the white display portion when the viewing angle of the display device is the first viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re1 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). Yes,
The retardation value Re2 of the white display portion when the viewing angle of the display device is the second viewing angle is nλ / 2−λ / 4 <Re2 <nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). ,
The retardation value Re3 of the black display portion when the viewing angle of the display device is the second viewing angle is nλ−λ / 4 <Re3 <nλ + λ / 4 (n is an integer of 1 or more). Viewing angle control panel.
リタデーション値Re1がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re2がnλ/2(nは1以上の整数)であり、リタデーション値Re3がnλ(nは1以上の整数)であることを特徴とする請求項6に記載の視野角制御パネル。The retardation value Re1 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), the retardation value Re2 is nλ / 2 (n is an integer of 1 or more), and the retardation value Re3 is nλ (n is an integer of 1 or more). The viewing angle control panel according to claim 6 , wherein the viewing angle control panel is provided. 上記視野角制御パネルの表面の中央と視点とを結ぶ直線が、視野角制御パネルの表面の中央における法線となす角度を極角Φとし、Φ=45°を満足する任意の視点を第1の視点とし、第1の視点から上記視野角制御パネルの表面を含む平面へ下ろした垂線の足と上記視野角制御パネルの表面の中央とを結ぶ線からの回転角を方位角θとしたときに、
θ=90°及びΦ=45°の視点を第2の視点とし、θ=180°及びΦ=45°の視点を第3の視点とし、θ=270°及びΦ=45°の視点を第4の視点とし、Φ=0°方向からの視点を第5の視点とすると、
上記第2の視野角のときに、上記第1の視点及び上記第5の視点でのリタデーション値がnλ/2−λ/4〜nλ/2+λ/4(nは1以上の整数)となり、上記第2の視点、上記第3の視点、及び上記第4の視点でのリタデーション値がnλ−λ/4〜nλ+λ/4(nは1以上の整数)となることを特徴とする請求項6または7に記載の視野角制御パネル。
The angle formed by the straight line connecting the center of the surface of the viewing angle control panel and the viewpoint to the normal line at the center of the surface of the viewing angle control panel is the polar angle Φ, and an arbitrary viewpoint that satisfies Φ = 45 ° is the first. And the azimuth angle θ is the rotation angle from the line connecting the leg of the perpendicular line from the first viewpoint to the plane including the surface of the viewing angle control panel and the center of the surface of the viewing angle control panel. In addition,
The viewpoint with θ = 90 ° and Φ = 45 ° is the second viewpoint, the viewpoint with θ = 180 ° and Φ = 45 ° is the third viewpoint, and the viewpoint with θ = 270 ° and Φ = 45 ° is the fourth viewpoint. If the viewpoint from Φ = 0 ° direction is the fifth viewpoint,
At the second viewing angle, the retardation values at the first viewpoint and the fifth viewpoint are nλ / 2−λ / 4 to nλ / 2 + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), and The retardation values at the second viewpoint, the third viewpoint, and the fourth viewpoint are nλ−λ / 4 to nλ + λ / 4 (n is an integer of 1 or more), or 8. A viewing angle control panel according to 7 .
上記位相差板は、上記第1の偏光板と上記液晶層との間、および、上記第2の偏光板と上記液晶層との間に、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の視野角制御パネル。7. The retardation plate is provided between the first polarizing plate and the liquid crystal layer and between the second polarizing plate and the liquid crystal layer, respectively. The viewing angle control panel of any one of -8. 上記第1の偏光板及び第2の偏光板の各偏光透過軸が、互いに直交していることを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の視野角制御パネル。The viewing angle control panel according to any one of claims 6 to 9, wherein the polarization transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are orthogonal to each other.
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